O que ocorre na microestrutura de um corpo de prova dúctil, quando tracionado, a partir do momento em que inicia seu empescoçamento?

Passo 1

O enunciado pergunta o que acontece na microestrutura de um corpo de prova dúctil, submetido a tração, a partir do instante em que se inicia o empescoçamento (necking). O conteúdo envolve o mecanismo de fratura dúctil: nucleação, crescimento e coalescência de microvazios, culminando na fratura com morfologia de “copinho e cone”. Para resolver, vamos recorrer à teoria de tensões triaxiais durante o necking e ao modelo de microvoid coalescence.

Passo 2

Quando começa o empescoçamento, a região do gargalo passa a trabalhar sob um estado de tensão triaxial elevado, ou seja, além da tensão efetiva de von Mises existe uma componente significativa de tensão hidroestática. Essa condição favorece a nucleação de microvazios em pontos de heterogeneidade, como inclusões não metálicas, precipitados ou contornos de grão.

Passo 3

Sob a deformação plástica concentrada no pescoço, esses microvazios nucleados iniciam seu crescimento. A vizinhança plástica ao redor de cada vazio sofre altas deformações locais ( \varepsilon localizada), fazendo com que os vazios se ampliem e adquiram formas elípticas ou alongadas na direção do maior principal de deformação.

Passo 4

À medida que a tração prossegue, os vazios em crescimento começam a se aproximar uns dos outros, formando ligamentos de material entre eles. Quando esses ligamentos atingem uma deformação crítica, ocorre a coalescência dos vazios, gerando microfissuras interligadas. Esse processo reduz ainda mais a área resistente na seção de pescoço, acelerando a instabilidade.

Passo 5

No final do pescoçamento, as microfissuras se propagam rapidamente, levando à fratura brusca. Na superfície de fratura observa-se o típico padrão de dimples (“covinhas”), que são a impressão dos vazios coalescidos, e o formato “cup and cone” característico de fratura dúctil. Cada dimple corresponde a um local onde um vazio cresceu até romper o ligamento.

Resposta

A partir do início do empescoçamento, a região de pescoço apresenta estado de tensão triaxial elevado que causa nucleação de microvazios em inclusões ou contornos de grão; esses vazios crescem sob alta deformação plástica, coalescem quando os ligamentos cedem e formam microfissuras, resultando na superfície de fratura com dimples e morfologia “cup and cone”.

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