Fratura Dúctil

Teoria Completa

Fale aiiiiiiii galera!!!!

Vimos na seção anterior que quando uma fratura ocorre com nenhuma ou muito pouca deformação plástica, o material teve uma fratura frágil. Caso o material tenha uma deformação plástica significativa dizemos que o mesmo sofreu uma fratura dúctil.

Em síntese, quando o material sofre muita deformação plástica, antes de fraturar, dizemos que ele teve uma fratura dúctil.

Além da grande deformação plástica sofrida nos materiais dúcteis, as superfícies da fratura dúctil têm suas características distintas próprias, tanto macroscopicamente quanto microscopicamente.

Macroscopicamente vemos a deformação sofrida pelo material, como na figura abaixo. Na letra (a) vemos uma fratura altamente dúctil na qual a amostra forma um pescoço até um único ponto, esse tipo de fratura é característico para metais extremamente dúcteis, como ouro puro e chumbo puro à temperatura ambiente; Na letra (b) vemos uma fratura moderadamente dúctil com algum empescoçamento (estricção); E na letra (c) vemos uma fratura frágil na qual não há deformação plástica.

O tipo mais comum de perfil de fratura por tração para metais dúcteis é a representada por uma fratura precedida por apenas uma quantidade moderada de deformação plástica.

Empescoçamento, estricção ou estrangulamento são sinônimos e representam essa diminuição de diâmetro do copo de prova na região que ocorre a fratura.

Normalmente o processo de fratura ocorre em vários estágios. Primeiramente, após o inicio da estricção, pequenos microvazios se formam na seção transversal do material. Após esse inicio, com o prosseguimento da deformação, esses microvazios aumentam em tamanho, se aproximam e juntam-se para formar uma trinca elíptica, que possuem o maior raio perpendicular à direção da tensão. A trinca continua a crescer até que, finalmente, propaga-se rapidamente levando o material à fratura. Esse tipo de fratura é conhecida como fratura taça-cone, pois forma dois superfícies distintas, uma no formato de taça e a outra no formato de cone.

Na figura acima vemos a sequencia da fratura tipo taça-cone:

  1. Estricção inicial;
  2. Formação de microvazios;
  3. Coalescência dos microvazios formando uma trinca;
  4. Propagação da trinca;
  5. Fratura final por cisalhamento em um ângulo de 45° em relação à direção de tração.

Nesse tipo de fratura, a região interna tem o aspecto irregular e fibroso, característico da coalescência dos microvazios. Esse aspecto é um indicativo de deformação plástica do material.

A figura acima é uma fractografia de uma fratura dúctil tipo taça-cone no alumínio. Repare que na região central tem-se um aspecto irregular, que é indicativo de deformação plástica.

Vimos em seções anteriores que o microscópio eletrônico de varredura (MEV) é um grande aliado para o estudo fractográfico da superfície uma vez que através dele é possível observarmos a topografia da superfície fraturada.

Quando examinamos a região central fibrosa em um microscópio eletrônico de varredura com grande ampliação, observa-se que ela consiste em numerosas ”microcavidades” esféricas, que nada mais são do que a metade de cada microvazio formado.

Vamos praticar uma pouco?

Expandir

Exercício Resolvido #1

NUCEPE – 2018 – Perito Criminal

Sobre as características de uma fratura dúctil por tração, assinale a opção INCORRETA.

  1. Em metais extremamente dúcteis existe a formação de um pescoço até a fratura pontual.
  2. A parte final é caracterizada por uma rápida propagação de trinca mediante uma deformação cisalhante em um ângulo de 45º em relação ao eixo de tração.
  3. A clivagem é o processo característico desse tipo de fratura.
  4. A região interna central tem aparência irregular e fibrosa.
  5. Na análise fractográfica microscópica aparecem numerosas microcavidades esféricas.
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Passo 1

O mecanismo de clivagem é característico de uma fratura frágil.

Resposta

Letra: c)

Exercício Resolvido #2

ENADE – 2008 – Engenharia Grupo VII

Os componentes estruturais devem, na maior parte dos casos, ser projetados de forma que não sejam deformados pelas tensões envolvidas durante o serviço. Nos ensaios de materiais, além de analisar as fraturas ocorridas nos corpos-de-prova, os diagramas do tipo carga versus deformação, como os apresentados na figura a seguir, fornecem importantes informações a respeito do comportamento dos materiais.

Considerando a figura acima, que mostra tipos de fratura nos materiais, julgue os itens a seguir.

  1. O material na situação (i) é frágil, o que é indicado pela fratura e pela existência da região plástica no diagrama tensão versus deformação.
  2. Materiais frágeis são aqueles nos quais ocorre fratura após qualquer deformação plástica apreciável.
  3. A situação (ii) exemplifica um caso típico de ocorrência de material dútil, com o diagrama tensão versus deformação evidenciando as fases elástica e plástica.
  4. Fraturas frágeis ocorrem tipicamente em materiais como ferro fundido, vidro e concreto.

Estão certos apenas os itens

  1. I e II
  2. I e III
  3. II e III
  4. II e IV
  5. III e IV
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Passo 1

  1. O material na situação (i) é frágil, o que é indicado pela fratura e pela existência de, somente, região elástica no diagrama tensão versus deformação.
  2. Materiais frágeis são aqueles nos quais ocorre fratura após nenhuma ou muito pouco deformação plástica apreciável.

Os itens III e IV estão corretos.

Resposta

Letra: e)

Exercício Resolvido #3

IESES – 2017 – Perito Criminal

Na figura a seguir é mostrado uma imagem da região fraturada de um aço obtida com o auxílio de um microscópio eletrônico de varredura (MEV) com um aumento de 500x. Esta figura é também conhecida como fractografia e traz uma característica típica que indica o mecanismo de fratura predominante nesta região. Assinale a alternativa que possui a descrição correspondente às suas características e o mecanismo de fratura ocorrido na região apresentada na figura.

Considerando a figura acima, que mostra tipos de fratura nos materiais, julgue os itens a seguir.

  1. Cavidades formadas pela coalescência dos microvazios da fratura, indicando uma fratura dúctil.
  2. Faces de clivagem formadas pela ruptura das ligações entre os átomos seguindo um plano preferencial, indicando uma fratura frágil.
  3. Faces de clivagem formadas pela ruptura das ligações entre os átomos seguindo um plano preferencial, indicando uma fratura dúctil.
  4. Cavidades formadas pela coalescência dos microvazios da fratura, indicando uma fratura frágil.
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Passo 1

A figura mostra cavidades que são formadas pela coalescênica dos microvazios da fratura, característico de fratura dúctil.

Resposta

Letra: a)

Exercício Resolvido #4

Elaboração própria

Caracterize uma fratura dúctil.

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Passo 1

A fratura dúctil é caracterizado por apresentar apreciável deformação plástica, antes de fraturar. Além disso, a fratura dúctil possui microvazios, que se forma após o inicio do empescoçamento (diminuição do diâmetro em um ensaio de tração). Após a coalescência (junção) dos microvazios a fratura ocorre pela rápida propagação de uma trinca ao redor do perímetro externo do pescoço, mediante uma deformação cisalhante que ocorre em um ângulo de aproximadamente 45° em relação ao eixo de tração. Esse mecanismo gera um contorno superficial conhecido como taça e cone.

Resposta

Exercício Resolvido #5

Lista de exercício UNIP

A fratura se caracteriza pela fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes sob a ação de uma tensão. Em relação à fratura, é correto afirmar que:

  1. a fratura dúctil não apresenta deformação plástica elevada.
  2. a fratura frágil apresenta elevada deformação plástica.
  3. a fratura frágil ocorre de forma lenta e pode ser acompanhada pelo empescoçamento da peça.
  4. a fratura dúctil apresenta elevada deformação plástica, caracterizada pelo empescoçamento da peça.
  5. a fratura dúctil ocorre pela rápida propagação da trinca, e a superfície da fratura não apresenta deformação.
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Passo 1

A fratura dúctil é caracterizada por apresentar elevada deformação plástica. Essa deformação é observada em um ensaio de traço pelo empescoçamento da peça. Já a fratura frágil possui muito pouca ou nenhuma deformação plástica, além disso a fratura frágil ocorre pela rápida propagação da trinca.

Resposta

Letra: d)

Exercício Resolvido #6

Lista de exercício UNIP

Um material que rompeu na forma de taça cone é chamado de:

  1. maleável.
  2. dúctil.
  3. frágil.
  4. rígido.
  5. pouco resistente.
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Passo 1

Um material que rompe na forma de taça cone é chamado de dúctil. A forma taça cone ocorre devido a elevada deformação plástica que materiais dúcteis sofrem.

Resposta

Letra: b)

Exercício Resolvido #7

Lista de exercício UNIP

Os processos de falha em metais se caracterizam por fraturas que segmentam a peça. Em relação aos processos de fratura, analise as afirmativas a seguir:

I. A fratura frágil forma um ângulo de aproximadamente 45º em relação à tensão de tração aplicada.

II. A fratura dúctil produz uma superfície relativamente plana e brilhante.

III. A fratura frágil em materiais cristalinos implica a quebra sucessiva das ligações atômicas ao longo de um plano cristalográfico característico.

IV. Na fratura frágil ocorrem a formação e a propagação de uma trinca em uma direção perpendicular à aplicação da tensão.

Está correto o afirmado em:

  1. I, II.
  2. II, III.
  3. III, IV.
  4. II, IV.
  5. I, III, IV.
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Passo 1

I. A fratura dúctil forma um ângulo de aproximadamente 45º em relação à tensão de tração aplicada.

II. A fratura frágil produz uma superfície relativamente plana e brilhante.

Resposta

Letra: c)

Exercício Resolvido #8

Lista de exercício UNIP (adaptado)

A Figura abaixo mostra a curva tensão x deformação, resultante de um ensaio de tração realizado em um corpo de prova de material dúctil, que rompe de maneira dúctil.

Nesse gráfico, constata-se que:

  1. Lei de Hooke é válida entre os pontos (0) e (2).
  2. Maior tensão normal do regime elástico é a referente ao ponto (1).
  3. Maior tensão normal do regime elástico é a referente ao ponto (4).
  4. Ponto (1) é o ponto em que ocorre a ruptura.
  5. Ponto (3) é o ponto em que ocorre a ruptura
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Passo 1

O ponto (1) refere-se ao ponto de maior tensão normal do regime elástico. Do ponto (1) ao (2) ocorre o escoamento do material. O ponto (3) é o inicio do empescoçamento e onde ocorre a maior tensão no regime plástico. Por fim, o ponto (4) representa o ponto em que ocorre a ruptura e onde teremos a tensão de ruptura ( σ R   o u   σ u ) .

Resposta

Letra: b)

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