Por que o ferro fundido cinzento possui resistência à compressão muito mais elevada que sua resistência à tração?
Passo 1
Beleza, a questão é sobre ferro fundido cinzento e por que ele aguenta muito mais compressão do que tração. Isso faz parte de Materiais de Engenharia, mais especificamente Mecânica dos Materiais / Ciência dos Materiais. Vamos precisar entender a microestrutura do ferro fundido cinzento (aqueles “flocos” de grafita) e como eles influenciam o comportamento sob esforços de tração e compressão.
Passo 2
Antes de tudo, o que é ferro fundido cinzento?
- Na sua microestrutura, ao invés de carbono dissolvido no ferro, formam-se flocos de grafita (C puro) espalhados na matriz de ferro.
- Esses flocos têm ponta e formato “serrilhado”, criando pontinhos de concentração de tensão no material.
Teoria aplicada: todo corpo com descontinuidades (fissuras, inclusões, flocos) concentra tensões nesses pontos – e isso facilita a propagação de trincas, especialmente quando puxamos o material (tração).
Passo 3
Olha só o que ocorre na tração:
- Você aplica uma força que “puxa” o material, gerando tensão
. - Os flocos de grafita, por terem pontas, ficam como se fossem “farpas” dentro do ferro.
- Numa ponta de grafita já existe uma microfissura. Sob tração, essa fissura se abre (modo I de fratura) e cresce, unindo várias fissuras até dar uma fratura geral.
- Portanto, a resistência à tração do ferro fundido cinzento fica baixa (tipicamente 100–300 MPa) porque essas trincas se iniciam e propagam fácil.
Passo 4
Agora, sob compressão:
- Quando você aperta o material, a força gera tensão de compressão
mas no sentido oposto. - As microfissuras nos flocos de grafita são “fechadas” em vez de abertas – não existe modo I de fratura favorável para propagação de trinca.
- Sem o “abrir” das fissuras, o material consegue distribuir muito melhor a carga sem romper.
- Assim, a resistência à compressão do ferro fundido cinzento chega a 800–1000 MPa, bem maior que na tração.
Resposta
O ferro fundido cinzento resiste muito mais à compressão do que à tração porque, na tração, os flocos de grafita funcionam como pontas de estilete que abrem microfissuras e propagam trincas com facilidade. Já na compressão, essas mesmas fissuras são comprimidas e não se abrem, permitindo que o material suporte cargas muito maiores antes de falhar.