Descreva a fratura dúctil e a fratura frágil.
Fratura Dúctil: a deformação plástica continua até uma redução de área tal em que não há mais resistência, rompendo o material. Na fratura dúctil se consome energia na formação de discordâncias e outras imperfeições no interior dos cristais.
Fratura Frágil: as partes adjacentes do metal são separadas por tensões normais à superfície da fratura. A fratura frágil não produz deformação plástica, consumindo menos energia que uma fratura dúctil.
Fratura Frágil: as partes adjacentes do metal são separadas por tensões normais à superfície da fratura. A fratura frágil não produz deformação plástica, consumindo menos energia que uma fratura dúctil.
Passo 1
O enunciado pede que eu descreva duas coisas: a fratura dúctil e a fratura frágil. Você já deu duas frases-resumo sobre cada uma; aqui vou usar essas informações como ponto de partida e expandir passo a passo para que você entenda os mecanismos, como identificar cada tipo na prática e o que influencia qual tipo de fratura vai ocorrer.
Informações dadas no enunciado:
- Fratura dúctil: há deformação plástica contínua até redução de área suficiente para romper; consome energia formando discordâncias e imperfeições nos cristais.
- Fratura frágil: as partes adjacentes são separadas por tensões normais à superfície de fratura; não há deformação plástica significativa; consome menos energia que a fratura dúctil.
Passo 2
O que mecanicamente acontece na fratura dúctil (aula curta e clara): imagine um corpo sendo puxado no ensaio de tração. Primeiro ele se alonga elasticamente (volta ao normal se soltar), depois começa a deformar plasticamente — isso quer dizer que as camadas atômicas deslizam umas sobre as outras pela movimentação de discordâncias (essas são falhas lineares na rede cristalina que permitem a deformação sem quebrar ligações todas de uma vez). Conforme a carga aumenta, formam-se cavidades microscópicas (nucleação de poros) em torno de inclusões ou partículas, esses poros crescem e se juntam (coalescem), formando um “pescoço” no corpo (necking) e por fim o material se separa. Esse processo consome muita energia porque além de quebrar superfícies, o material gasta energia deformando plastificamente (movimentação de discordâncias, trabalho plástico).
Passo 3
Como reconhecer uma fratura dúctil na prática (o que você vê no exame ou em uma peça quebrada):
- Grande redução de área na região da fratura (o peça “afunila” antes de romper).
- Superfície de fratura geralmente áspera e com aspecto fibroso; em metais, a superfície mostra muitas cavidades redondas chamadas “dimples” em micrografia.
- Ruptura relativamente lenta, com muita deformação plástica visível ao redor da fratura.
Dica visual rápida: “cup-and-cone” é um nome clássico para o aspecto macroscópico em corpos submetidos à tração uniaxial — um lado côncavo e outro convexo, sinal de fratura dúctil.
Passo 4
O que mecanicamente acontece na fratura frágil: aqui o material praticamente não plastifica antes de partir. A fratura é governada pela propagação rápida de uma trinca já existente ou iniciada em um ponto de concentração de tensões (uma entalhe, microfissura, inclusion). A separação ocorre por quebra de ligações em planos preferenciais (cleavage) ou ao longo de contornos de grão; a velocidade de propagação da trinca é alta e há muito pouco “trabalho plástico” consumido. Portanto a energia necessária para gerar a nova superfície é pequena comparada à fratura dúctil.
Passo 5
Como reconhecer uma fratura frágil na prática:
- Pouca ou nenhuma redução de área; a peça praticamente mantém sua forma até o momento da ruptura.
- Superfície de fratura relativamente plana e granular (em fratura por clivagem aparecem superfícies poligonais e padrões como “river marks” em microscópio), sem fibras ou cavidades dúcteis.
- Ruptura súbita e rápida, frequentemente sem aviso externo (som alto ou perda repentina de função).
Exemplos típicos: cerâmicas, vidros, e alguns aços sob baixas temperaturas ou sob alta taxa de carregamento.
Passo 6
Comparação energética e conceito prático (explicação que cai bem na prova):
- Fratura dúctil: grande consumo de energia — energia é dissipada via trabalho plástico (movimentação de discordâncias, formação e crescimento de micro-poros) além da energia necessária para criar superfície nova. Isso se traduz em maior tenacidade (resistência à fratura).
- Fratura frágil: baixo consumo de energia — a energia vai principalmente para criar a nova superfície da fratura; pouca dissipação plástica. Isso se traduz em baixa tenacidade e maior sensibilidade a defeitos/entalhes.
Analogias úteis para lembrar: cortar um papel com uma tesoura (frágil: pouco “amassar” antes de cortar) versus esticar e rasgar uma folha de borracha (dúctil: muita deformação antes de romper).
Passo 7
Fatores que mudam o modo de fratura (coisas que caem em prova e em projeto):
- Temperatura: muitos metais mudam do comportamento dúctil para frágil quando a temperatura diminui (transição dúctil-frágil). Memorizável para a prova: “mais frio → mais frágil” em vários ferros/ aços.
- Taxa de deformação: altas taxas favorecem fratura frágil; taxas lentas permitem mais deformação plástica (dúctil).
- Estado de tensão: tensão triaxial (confinamento ou entalhes) favorece nucleação de poros e fratura dúctil por cavitação, mas entalhes agudos podem favorecer iniciação de trincas e fratura frágil localmente.
- Microestrutura e impurezas: inclusões, segregações, contornos de grão frágeis, hidrogênio (fragilização por hidrogênio) — tudo isso pode reduzir a tenacidade e induzir fratura frágil.
- Processamento e tratamento térmico: têm grande influência na dureza/tenacidade e, portanto, no modo de fratura.
Passo 8
Como testar/medir: dois testes que você deve lembrar
- Ensaio de tração (tensile test): mostra ductilidade pela elongação e redução de área; fratura dúctil apresenta grande alongamento antes da ruptura.
- Ensaio de impacto (Charpy ou Izod): mede energia absorvida até fratura; valores altos → material dúctil naquele nível de temperatura/entalhe; valores baixos → comportamento frágil. Esse teste é usado exatamente para detectar a transição dúctil-frágil em aços.
Passo 9
Resumo prático e o que escrever numa resposta de prova (curto e direto, para você decorar):
- Diga primeiro o mecanismo (dúctil: deformação plástica, void nucleation/growth/coalescence; frágil: propagação rápida de trinca, pouca plasticidade).
- Cite sinais macroscópicos (dúctil: redução de área, superfície fibrosa/dimples; frágil: superfície plana/granular, pouca deformação).
- Mencione fatores que favorecem cada modo (temperatura, taxa, microestrutura, entalhes).
- Se puder, acrescente um exemplo de material ou situação (ex.: cerâmica — frágil; aço dúctil em temperatura ambiente mas pode ficar frágil a baixas temperaturas).
Força aí — leia estes passos devagar, memorize as palavras-chave (nucleação de poros, dimples, redução de área, clivagem, superfície plana, baixa tenacidade) e na hora da prova descreva o mecanismo + sinais macroscópicos + fatores que favorecem cada modo.
Resposta
Fratura dúctil: deformação plástica extensa por movimentação de discordâncias seguida de nucleação, crescimento e coalescência de poros (necking) até a separação; superfície de fratura fibrosa com “dimples”, grande redução de área e alto consumo de energia (alta tenacidade).
Fratura frágil: propagação rápida de trinca com pouca ou nenhuma deformação plástica, separação por clivagem ou ao longo de contornos de grão; superfície de fratura relativamente plana/granular, pouca redução de área e baixo consumo de energia (baixa tenacidade).
Fratura frágil: propagação rápida de trinca com pouca ou nenhuma deformação plástica, separação por clivagem ou ao longo de contornos de grão; superfície de fratura relativamente plana/granular, pouca redução de área e baixo consumo de energia (baixa tenacidade).