Fratura é a separação de um corpo
em duas ou mais partes quando submetido
a um esforço mecânico.
- Fratura dúctil ocorre apenas após extensa deformação plástica e se caracteriza pela propagação lenta de trincas resultantes da nucleação e crescimento de microcavidades.
- Fratura frágil ocorre pela propagação rápida de trincas, acompanhada de pouca ou nenhuma deformação. Nos materiais cristalinos ocorre em determinados planos cristalinos chamados planos de clivagem ou ao longo dos contornos de grão.
Fratura dúctil por coalescimento
de microcavidades
Um material convencional possui
um grande número de heterogeneidades microestruturais que podem atuar como sítios
de nucleação de cavidades.
A observação detalhada da
superfície de fratura causada por este mecanismo com lupa ou microscópio
eletrônico de varredura revela a presença de alvéolos (“dimples”), que são os
remanescentes das cavidades nucleadas.
O colapso plástico se desenvolve
nas fronteiras das microcavidades levando à ruptura gradual e contínua do
material.
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| Aspecto da fratura dúctil. Deformação antes da ruptura. |
Fratura frágil por clivagem
A fratura frágil em geral é aproximadamente
perpendicular à tensão de tração aplicada e produz uma superfície relativamente
plana e brilhante.
Nos materiais cristalinos corresponde
à quebra sucessiva das ligações atômicas ao longo de um plano cristalográfico característico,
chamado plano de clivagem.
Este modo de fratura é característico
de metais que apresentam algum impedimento para o escorregamento de discordâncias
alta resistência mecânica.
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| Aspecto da fratura frágil. Deformação imperceptível antes da ruptura. |
Desta forma, sabemos que todos os materiais
se rompem quando submetidos a um carregamento no qual a tensão seja maior que
aquela da sua resistência mecânica. Contudo, o comportamento ao longo desse processo
pode classificar os materiais em dois grandes grupos: há os que fraturam sem ‘ceder’
e os que ‘cedem’ nitidamente antes de se fraturar. Ao primeiro grupo denominamos
materiais frágeis (que apresentam fratura frágil) e, ao segundo, materiais
dúcteis. O vidro é um exemplo típico de material frágil e o cobre, um exemplo
de material dúctil (a ductilidade está associada à capacidade que um material
apresenta, de ser transformado em fios).
Uma boa maneira para se observar
a diferença no comportamento entre os materiais é submetendo-os a um ensaio de
tração. Fazendo-se um gráfico da força em função do deslocamento, é possível
caracterizar um material entre os dois grupos. Materiais frágeis rompem-se com
pequeno deslocamento e mostram maior resistência mecânica, Figura 01.
A maioria dos materiais
metálicos, ao ser submetida a uma tensão crescente, se comporta dentro do grupo
dos que ‘cedem’ antes de romper. Porém, certas ligas, especialmente quando
tratadas termicamente (na
linguagem da metalurgia, denomina-se este tipo de tratamento de têmpera), são muito resistentes, porém, frágeis. Com tratamentos
térmicos adequados essa situação pode ser revertida em diferentes graus! Os
resultados poderiam ser vistos como linhas intermediárias entre as descritas na
Figura 01 e os materiais combinariam as melhores propriedades ‘entre os dois
mundos’.
Estes aços são denominados – na literatura de língua portuguesa – como aços de alta resistência e baixa liga, ou, abreviadamente, ARBL e em inglês HSLA - high strength low alloy.
A classificação imediata dos
materiais nas categorias dúctil ou frágil, contudo, não é tão simples quanto
pode parecer (ver Figura 02). Dependendo das condições do teste, o
comportamento do material pode variar de forma surpreendente!
Fonte:
Ensaios Mecânicos por Maurício de Oliveira
da Equipe de Formação de
Inspetores – EFI / SINDIPETRO-LP.
Fratura dos Materiais - Noções de Mecânica da Fratura por Cláudio G. Schön
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais / Escola Politécnica - USP.
Introdução à Engenharia
Metalúrgica por Nestor Cezar Heck
UFRGS – DEMET.
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