Questão 1: (4,0)
Qual a diferença entre as trincas de origem térmica e mecânica?

Passo 1

O enunciado pede que a gente explique, de forma conceitual, como se diferenciam as trincas que aparecem por causa de variações térmicas daquelas que se formam devido a solicitações mecânicas. O conteúdo aqui é análise de fraturas em materiais, em particular a origem e morfologia de trincas de origem térmica versus mecânica.

Passo 2

Trincas de origem térmica surgem quando há um gradiente de temperatura no componente que gera tensões internas de tração e compressão. Exemplos típicos são soldagem, tratamentos térmicos ou aquecimento rápido de uma região, seguido de resfriamento. A região quente tenta se expandir enquanto as áreas frias ainda estão rígidas, e isso gera tensões de tração localizadas. Quando o material não suporta, aparece uma fissura quase sempre na superfície, perpendicular à direção do gradiente térmico. Essas trincas tendem a ser finas, rasas e de propagação rápida logo após a geração da tensão térmica, muitas vezes associadas a fratura intergranular em materiais pouco dúcteis a baixas temperaturas.

Passo 3

Trincas de origem mecânica são causadas por carregamentos externos—pode ser um esforço estático único (sobrecarga), carregamento cíclico (fadiga), fluência (alta temperatura sob carga prolongada) ou mesmo impacto. A fratura se inicia em pontos de concentração de tensão (entalhes, furos, trincas anteriores) e cresce segundo o tipo de solicitação: em fadiga, por exemplo, forma-se uma zona de propagação lenta com estrias ou “marcas de passo” e, ao final, há a região de ruptura rápida por sobrecarga. A morfologia varia: fratura dúctil com cavidades plásticas (dimples), fratura frágil com superfícies rasas e planas (clivagem) ou combinação das duas.

Passo 4

As principais diferenças concentram-se em quatro aspectos:
  1. Causa: trinca térmica nasce de gradientes de temperatura internos; trinca mecânica nasce de tensões aplicadas externamente.
  2. Local de iniciação: térmica quase sempre na superfície onde o gradiente é maior; mecânica em pontos de concentração de tensão (entalhes, superfícies carregadas).
  3. Morfologia: térmica gera fissuras finas, rasas, geralmente intergranulares; mecânica pode gerar estrias de fadiga, cavitações dúcteis ou fratura frágil dependendo do regime de carga.
  4. Velocidade de propagação: térmica costuma ser quase instantânea ao ciclo térmico; mecânica pode ter fase lenta de propagação (fadiga, fluência) seguida de ruptura rápida.

Resposta

Trincas de origem térmica são geradas exclusivamente por tensões internas decorrentes de gradientes de temperatura, aparecem tipicamente como fissuras superficiais, finas e com propagação imediata ao choque térmico. Já as trincas de origem mecânica resultam de solicitações externas (sobrecarga, fadiga, fluência ou impacto), iniciam em pontos de concentração de tensão e apresentam morfologia característica do tipo de carga (estrias de fadiga, cavidades dúcteis ou clivagem frágil).

Exercícios relacionados