Fractografia quantitativa: relações entre diferentes condições de tratamento térmico e a dimensão fractal - Oliveira, Jose Alberto [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2017)
A morfologia de superfícies de fratura contém informações importantes do processo de fratura, tais como, o tipo de carregamento e a energia envolvida. Neste contexto, a fractografia quantitativa é uma ferramenta que permite caracterizar superfícies de fratura de forma qualitativa e quantitativa. O objetivo foi avaliar a sensibilidade da dimensão fractal na caracterização de diferentes micromecanismos de fratura, e correlacionar com a energia envolvida no processo de fratura, foram reproduzidas três condições de tratamento térmico do aço SAE 4340, visando obter micromecanismos de fratura característicos da ruptura dúctil e frágil. As superfícies de fratura foram geradas pelo ensaio de impacto charpy, ASTM A370, a temperatura ambiente. Com isso, através do método de reconstrução por extensão de foco na microscopia óptica, as superfícies de fratura foram reconstruídas, como resultado, foram obtidos mapas topográficos do relevo. A caracterização quantitativa da topografia foi realizada por meio da dimensão fractal, utilizando a abordagem monofractal, auto-similaridade, e bifractal que é calcada no conceito da auto-afinidade. As três condições de tratamento térmico foram eficazes, produzindo micromecanismos de fratura característicos da fratura dúctil, isto é, predominância de microvazios e da fratura frágil com predominância de clivagem. A abordagem monofractal se mostrou sensível a mudança de morfologia da superfície de fratura, no entanto, a sensibilidade foi pequena para morfologias similares, ou seja, na distinção entre quasi-clivagem e clivagem. Por outro lado, na abordagem bifractal a sensibilidade da dimensão fractal textural foi mais expressiva, evidenciando a diferença entre quasi-clivagem e clivagem.

The fracture surface morphology contains important information about the fracture process, such as the type of loading and the energy involved. In this context, quantitative fractography is a tool that allows qualitative and quantitative characterization of fracture surfaces. In order to evaluate the sensitivity of the fractal dimension in the characterization of different fracture micromechanisms and to correlate with the energy involved in the fracture process, three thermal treatment conditions of the steel SAE 4340 were reproduced in order to obtain fracture micromechanisms characteristic of the ductile and fragile fracture. The fracture surfaces were generated by the charpy impact test, ASTM A370, at room temperature. Thus, through the method of reconstruction by extension of focus in optical microscopy, the fracture surfaces were reconstructed, as a result, topographic maps of the relief were obtained. The quantitative characterization of the topography was performed through the fractal dimension, using the monofractal, self-similarity, and bifractal approach that is based on the concept of self-affinity. The three heat treatment conditions were effective, producing fracture micromechanisms characteristic of the ductile fracture, that is, predominance of microvoids and fragile fracture with predominance of cleavage. The monofractal approach was shown to be sensitive to change in fracture morphology, however, sensitivity was small for similar morphologies, in the distinction between quasi-cleavage and cleavage. On the other hand, in the bifractal approach the sensitivity of the fractal textural dimension was more expressive, evidencing the difference between quasi-cleavage and cleavage.
Quantitative fractography: relationships between different heat treatment conditions and the fractal dimension
Keywords: Fractografia quantitativa; Fractal; Superfície de fratura; Microscopia óptica; Processamento digital de imagens; Quantitative fractography; Fractal; Fracture surface; Subject; Light microscopy; Digital image processing