Fratura Frágil

Teoria Completa

E aiiiiiiii galera!!!!

Por que a ponta do nosso lápis ou da nossa lapiseira quebra ao invés de amassar?

Isso acontece, pois impormos ao nosso lápis ou lapiseira uma carga maior do que o grafite pode suportar e como o grafite tem comportamento frágil à temperatura ambiente, logo ocorre uma fratura frágil do grafite.

Fratura frágil ????

Calma! Vamos explicar esse termo.

Primeiramente vamos entender o que é uma fratura. Fratura é a separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais partes, sob a ação de uma tensão. O processo de fratura pode ser considerado como constituído de duas partes, início de trinca e propagação de trinca.

Agora que visualizamos o que é uma fratura, vamos entender o que é uma fratura frágil. Esse tipo de fratura ocorre com nenhuma ou pouca deformação plástica e pela propagação rápida da trinca. A direção de propagação dessa trinca é, aproximadamente, perpendicular à direção da tensão de tração aplicada. Além de produzir uma superfície de fratura relativamente plana. Conforme podemos ver abaixo.

A figura acima é um corpo de prova de ensaio de tração, onde vemos uma superfície relativamente plana de uma fratura frágil e ausência de deformação.

Agora que vimos o que é uma fratura frágil, vamos entender um pouco mais sobre como identificar os padrões característicos das superfícies de fraturas dos materiais que falharam de maneira frágil. Uma das primeiras características que devemos notar é a ausência ou muuuuuuito pouca deformação plástica. Outra característica que notamos em materiais metálicos são as “marcas de sargentos” em forma de “V” ou, também, conhecidas como marcas de Chevron, essas marcas podem se formar próximo ao centro da seção transversal da fratura, apontado para trás, na direção do ponto de iniciação da trinca.

Outra característica são as linhas ou nervuras radiais que irradiam a partir do ponto de origem da trinca, ou seja, elas apontam para o inicio de nucleação da trinca.

Há dois mecanismos de fraturas em materiais cristalinos frágeis: fratura transgranular e fratura intergranular.

Na fratura transgranular, a ruptura do material ocorre pelo rompimento de ligações atômicas ao logo de planos cristalográficos específicos, tal processo é denominado clivagem, assim nesse tipo de fratura a trinca irá se propagar através dos grãos. Logo, a superfície tem textura facetada devido a diferentes orientações dos planos de clivagem dos grãos.

Já na fratura intergranular ocorre um deslocamento de contornos de grão. Esse deslocamento ocorre, pois nos contornos de grãos há menor coesão dos átomos do que no interior dos mesmos. Por exemplo, a segregação de elementos de liga nos contornos pode diminuir a coesão entre os grãos facilitando o mecanismo de fratura intergranular. Nesse tipo de fratura notam-se uma superfície tridimensional dos grãos.

Na figura acima, em A, vemos a textura facetada de uma fratura transgranular. Em B, vemos a superfície tridimensional dos grãos na fratura intergranular. A figura abaixo mostra o perfil esquemático dos dois mecanismos.

Vamos praticar uma pouco?

Expandir

Exercício Resolvido #1

Estácio

Em algumas situações em que ocorre a interação entre elementos envolvidos na composição do material, ocorre a fragilização do contorno de grão, criando um caminho preferencial para trincas. Considerando o exposto, qual o tipo de fratura mais adequada para ser associada ao contexto?

  1. Hipogranular.
  2. Intergranular.
  3. Hipergranular.
  4. Supergranular.
  5. Transgranular.
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Passo 1

Quando uma fratura ocorre, preferencialmente pelo contorno de grão, dizemos que essa fratura frágil foi intergranular.

Resposta

Letra: b)

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria.

Caracterize uma fratura frágil.

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Passo 1

A fratura frágil ocorre sem nenhuma ou muito pouco deformação plástica. Além disso, o processo de propagação da trinca é muito rápido, gerando situações catastróficas. A superfícies de fratura frágil possuem “marcas de sargento” e/ou nervuras radiais. Essas marcas aponta para o inicio da trinca.

Resposta

Exercício Resolvido #3

Estácio

Do ponto de vista microscópico, os materiais frágeis e cristalinos podem apresentar fraturas como consequência do rompimento de ligações atômicas em determinados planos, como mostrado na figura oriunda de Microscopia Eletrônica de Varredura-MEV a seguir.

Considerando os aspectos cristalográficos, identifique qual opção apresenta a denominação correta do tipo de fratura.

  1. Intergranular.
  2. Interzonal.
  3. Transzonal.
  4. Transcristalina.
  5. Transgranular.
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Passo 1

Em uma fratura frágil podemos ter dois mecanismos: a fratura transgranular, onde vemos uma textura facetada, proveniente da propagação da trinca dentro dos grãos e a fratura intergranular, onde vemos uma superfície tridimensional dos grãos, proveniente da propagação da trinca pelos contornos de grão. Portanto a imagem acima é de uma fratura intergranular.

Resposta

Letra: a)

Exercício Resolvido #4

Estácio

A fratura frágil apresenta superfície de fratura relativamente plana, sem deformação plástica apreciável. Em alguns metais, podemos observar as marcas assinaladas na figura a seguir.

Entre as opções a seguir, identifique aquela que apresenta o termo comumente utilizado na literatura especifica para descrevê-la.

  1. Marcas Elásticas.
  2. Marcas de fraturas.
  3. Marcas de ondulatórias.
  4. Marcas plásticas.
  5. Marcas de sargento ou Chevron
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Passo 1

Em uma fratura frágil identificamos dois tipos de marcas: as nervuras radiais e as marcas de sargentos ou Chevron.

Resposta

Letra: e)

Exercício Resolvido #5

Callister W.D. Ciência e Engenharia de Materiais. Sétima edição.

O seguinte corpo de provas metálico foi testado em tração até a ruptura.

Qual tipo de metal experimentaria esse tipo de falha?

  1. Muito dúctil
  2. Indeterminado
  3. Frágil
  4. Moderadamente Ductil
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Passo 1

Uma falha frágil ocorre nenhuma ou muito pouco deformação plástica. A figura mostra uma fratura, na qual não houve deformação plástica, portanto uma fratura frágil.

Resposta

Letra: c)

Exercício Resolvido #6

Callister W.D. Ciência e Engenharia de Materiais. Sétima edição.

Qual tipo de fratura está associado à propagação intergranular de uma trinca?

  1. Dúctil
  2. Frágil
  3. Tanto dúctil como frágil
  4. Nem dúctil nem frágil
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Passo 1

A propagação intergranular de uma trinca está associada ao mecanismo de uma fratura frágil.

Resposta

Letra: b)

Exercício Resolvido #7

Petrobras 2011.

Sobre materiais em estado frágil submetidos a ensaio de tração e seu respectivo diagrama tensão x deformação, analise as informações a seguir.

I – Sofrem estricção durante o ensaio.

II – Apresentam trecho horizontal no diagrama, que caracteriza o escoamento.

III – A tensão de ruptura coincide com a tensão ótima.

Está correto o informado em

  1. I, apenas.
  2. II, apenas.
  3. III, apenas.
  4. I e II, apenas.
  5. I, II e III.
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Passo 1

Quando um material em estado frágil é submetido a ensaio de tração não sofrem estricção e não apresenta patamar de escoamento. Além disso a tensão de ruptura coincide com a tensão ótimo, pois o mesmo não sofre escoamento.

Resposta

Letra: c)

Exercício Resolvido #8

Elaboração própria.

A figura a seguir mostra uma mecanismo de fratura.

Qual é o mecanismo e como ele ocorre?

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Passo 1

A figura mostra uma fratura transgranular. Esse mecanismo ocorre pelo processo de clivagem, no qual a propagação da trinca corresponde a uma ruptura sucessiva e repetida de ligações atômicas ao longo de planos cristalográficos específicos. Logo, nesse mecanismo as trincas da fratura passam através do grão. Além disso, a superfície da fratura pode exibir uma textura granulada e/ou facetada, lembrando folhas de alface.

Resposta

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