Análise da Superfície de Fratura dos Instrumentos

Os instrumentos fraturados nos ensaios de fadiga, selecionados de maneira aleatória, tiveram suas superfícies de fratura analisadas por microscopia eletrônica de varredura. As características observadas foram uma pequena área de nucleação e propagação lenta das trincas (superfície lisa), localizada na borda dos instrumentos, e uma grande área central correspondente à fratura dúctil final.

A figura 5.26 mostra a superfície de fratura de um instrumento ProFile 30/.06 sem uso, submetido a teste de fadiga em laboratório – Grupo Controle 01. Observa-se que a quase totalidade da superfície de fratura corresponde à região de fratura final, com aspecto de fratura dúctil. A presença de regiões lisas, características do estágio de propagação lenta da trinca, é pouco evidente.

Figura 5.26 – Superfície de fratura de um instrumento ProFile 30/.06 ensaiado em fadiga até a ruptura – Grupo Controle 01.

No caso de fadiga em flexão rotatória, com grande concentração de tensões, como ocorre no emprego de instrumentos rotatórios de NiTi no preparo do SCR e nos ensaios de bancada, era esperado encontrar uma região lisa em torno de toda a periferia da superfície de fratura. Nas superfícies analisadas, as regiões lisas são muito pequenas e não são observadas ao redor de toda a superfície de fratura. De fato, a metodologia empregada, apesar do monitoramento da fratura com lupa estereomicroscópica, não permitiu que o movimento rotacional fosse interrompido instantaneamente na ocorrência da fratura e, como conseqüência, o instrumento fraturado realizou alguns ciclos de rotação no canal artificial após a ruptura, provocando o alisamento de algumas regiões periféricas da superfície de fratura. Nas regiões lisas que não foram afetadas, não foram detectadas marcas de praia, uma vez que nos testes de laboratório não ocorrem variações no ciclo de tensões (Dieter, 1986; Courtney, 1990; Reed-Hill, 1992).

A Figura 5.27 mostra os aspectos microfractográficos observados na região lisa da superfície de fratura, indicada pela seta na Figura 5.26. A presença de estrias de fadiga é evidente, indicando que a fratura por fadiga se iniciou na periferia do instrumento, onde

a concentração de tensões é muito alta, devido aos defeitos de superfíciedecorrentes da usinagem do instrumento. Esta alta concentração de tensões faz com que a extensão da região de propagação das trincas de fadiga seja muito pequena comparada à região de fratura final, como mencionado anteriormente (Reed-Hill, 1992).

Figura 5.27 – Detalhe da região lisa da superfície de fratura de um instrumento ProFile 30/.06 ensaiado em fadiga até a ruptura – Grupo Controle 01, mostrada na Fig. 5.26.

Outro aspecto a ser destacado na Figura 5.27 é o elevado número de trincas secundárias (setas), sendo que cada trinca secundária cria uma nova rede de estrias de fadiga. Como observado por Hornbogen et al. (1990 e 2002), a presença de um grande número de contornos de variantes e de maclas na martensita pode dar origem à nucleação múltipla de pequenas trincas nas ligas NiTi. A rápida e múltipla nucleação de trincas secundárias resulta em um crescimento lento das mesmas, devido à dissipação de energia em um sistema de trincas altamente ramificado, e pode ser um dos mecanismos responsáveis pela lenta progressão de trincas de fadiga no sistema NiTi.

A Figura 5.28 mostra detalhes da região fibrosa da fratura final. Nesta região, são observadas as cavidades conhecidas como dimples, característica de fratura dúctil. Os dimples são iniciados nas interfaces entre a matriz e partículas, precipitados, inclusões e

imperfeições como microporosidades e microtrincas. Eles crescem sob as condições de tensão triaxial na frente da ponta da trinca e se expandem até coalescerem por fluxo plástico (Reed-Hill, 1992). Nota-se também na Figura 5.28, próximo aos dimples, a presença de linhas de escorregamento finas e onduladas (setas).

Figura 5.28 – Detalhe da região central fibrosa da superfície de fratura mostrada na Figura 5.26.

Na Figura 5.29 é mostrada a superfície de fratura de um instrumento ProFile 25/.06 utilizado na preparação de 10 canais radiculares curvos e posteriormente testado em bancada de fadiga até a ruptura – Grupo Experimental 01. As características da fratura são semelhantes às da amostra pertencente ao Grupo Controle 01: as regiões correspondentes ao estágio de propagação lenta das trincas, que deveriam contornar a superfície de fratura, são muito pequenas, difíceis de identificar, e nas pequenas áreas associadas à estas regiões não foram observadas marcas de praia, embora este instrumento tenha sido ciclado parte de sua vida útil em condições de uso, ou seja, com alterações no ciclo de tensões. A região de fratura final corresponde à quase totalidade da superfície de fratura e apresenta aspecto dúctil.

Figura 5.29 – Superfície de fratura de um instrumento ProFile 25/.06 usado no preparo de 10 canais radiculares curvos e ensaiado em bancada de fadiga até a ruptura – Grupo Experimental 01.

Figura 5.30 – Detalhe da região próxima à borda da superfície de fratura do instrumento ProFile 25/.06 mostrada na Figura 5.29.

A Figura 5.30 mostra a presença de estrias de fadiga e trincas secundárias em uma região da borda do instrumento fraturado, indicada pela seta na Figura 5.29. Os aspectos são idênticos àqueles mostrados em região equivalente no instrumento ProFile 30/.06 do Grupo Controle 01 (Fig. 5.26) e a mesma discussão se aplica no caso deste instrumento do Grupo Experimental 01.

A região lisa com estrias de fadiga perpendiculares à direção de propagação da trinca e trincas secundárias é apresentada em detalhe na Figura 5.31(a). A região fibrosa da fratura final desta amostra, apresentada na Figura 5.31(b), revela, mais uma vez, dimples característicos de fratura dúctil.

(a) (b)

Figura 5.31 – Detalhe da região lisa, com estrias de fadiga (a) e da região fibrosa, com dimples (b) da superfície de fratura de um instrumento ProFile 25/.06, apresentada na Figura 5.29.

A Figura 5.32 mostra o aspecto da fratura de um instrumento ProFile 25/.06 ensaiado em torção até a ruptura. Os aspectos característicos de fratura dúctil por torção, isto é, superfície de fratura normal ao eixo de torção e fratura final no centro da peça, aparecem distorcidos em virtude das características geométricas do instrumento. A superfície não é completamente normal ao eixo de torção e nota-se a presença de mais de uma região de fratura final, indicadas pelas setas. Os mesmos comentários podem ser feitos a respeito dos aspectos das superfícies de fratura dos instrumentos testados em