Questão 4: Durante um ensaio de tração em um corpo de prova metálico, observou-se que após a ruptura, a região de fratura apresentava coloração esbranquiçada, redução acentuada da área na seção transversal e grande deformação.
Com base nas observações descritas, assinale a alternativa correta e JUSTIFIQUE ( 1,0 ponto):
a) O material apresentou comportamento frágil, típico de cerâmicos, com fratura intergranular. \chi
b) A fratura foi dúctil, evidenciada pela presença de estrias de fadiga e trinca propagada estável.

Passo 1

O enunciado pede para escolher a alternativa correta com base nas observações macroscópicas da região de fratura após um ensaio de tração. As observações fornecidas são:
  • a região de fratura apresentava coloração esbranquiçada;
  • houve redução acentuada da área na seção transversal (ou seja, “necking”);
  • houve grande deformação antes da ruptura.
Não se pede cálculo: pede-se interpretar essas observações e determinar qual alternativa (a ou b) é a correta, justificando.

Passo 2

Vamos definir, de forma bem didática e sem pular etapas, o que caracteriza fratura dúctil e fratura frágil em um metal (coisa que cai muito em prova):
  • Fratura dúctil (em metais dúcteis):
    • Antes da ruptura ocorre deformação plástica significativa. Você consegue ver “necking” (redução localizada da área) e o corpo de prova alongado.
    • A superfície de fratura macroscópica costuma ser “fibrosa” ou com aspecto de cavidades colapsadas; ao microscópio aparecem cavidades (dimples) originadas por microvoids que se fundem. Esse mecanismo chama-se microvoid coalescence (nucleação → crescimento → coalescência).
    • Em um ensaio de tração monotônico, a fratura dúctil normalmente apresenta uma zona de deformação plástica grande antes da ruptura e uma superfície de fratura com aspecto de “cone” (cup-and-cone) em muitos metais dúcteis.
  • Fratura frágil:
    • Há pouquíssima deformação plástica antes da ruptura: quase não há redução de área, o corpo de prova não “necka” muito.
    • A superfície de fratura costuma ser plana, com facetas de clivagem (cleavage) ou aspecto granular quando a fratura é intergranular (quando a fratura segue os contornos de grão).
    • Comportamento típico de materiais cerâmicos e de alguns metais em condições de baixa temperatura ou alta taxa de carregamento.
Resumo prático para prova: se você vê redução acentuada de área e grande deformação → dica forte de fratura dúctil; se vê pouco alongamento e superfície plana/granular → dica de fratura frágil.

Passo 3

Agora explico duas expressões que aparecem na alternativa (b) e que podem confundir: “estrias de fadiga” e “trinca propagada estável”.
  • Estrias de fadiga:
    • São marcas finas e paralelas na superfície da fratura típicas de falhas por fadiga (carregamento cíclico). Cada estria corresponde, grosso modo, ao avanço da crista de fadiga em um ciclo ou grupo de ciclos. São um sinal claro de falha por fadiga, não de fratura por um único carregamento de tração.
    • Em um ensaio de tração monotônico até ruptura, não esperamos ver estrias de fadiga salvo se previamente houve carregamento cíclico.
  • Trinca propagada estável:
    • Significa que a trinca avançou lentamente, controlada (por exemplo, durante fadiga ou por crescimento sub-crítico). Em contraste, em ruptura por sobrecarga final depois de muita deformação plástica, a propagação final tende a ser rápida/instável até a separação.
    • Assim, “propagação estável + estrias” são indícios de falha por fadiga, não de um simples ensaio de tração monotônico.
Concluindo esse passo: as evidências mencionadas em (b) (estrias de fadiga e trinca propagada estável) são específicas de fadiga/propagação lenta e não são o que esperamos ver num ensaio de tração que mostrou grande deformação e redução de área.

Passo 4

Relacionando as observações do enunciado com os conceitos:
  • Observação: redução acentuada da área na seção transversal e grande deformação → isso é a assinatura clássica de fratura dúctil (necking, deformação plástica significativa, microvoid coalescence). Portanto esse ponto favorece fortemente “fratura dúctil”.
  • Observação: coloração esbranquiçada → a cor da superfície isoladamente não é prova definitiva. A superfície dúctil pode aparecer brilhante/fibrosa; superfícies intergranulares podem parecer mais opacas ou granulares. Sozinha, a cor não decide.
  • Observação: não se mencionam estrias de fadiga nem controle cíclico nem propagação lenta → não há suporte para afirmar que houve fadiga ou trinca com propagação estável.
Logo: a conclusão física a partir das observações é que a ruptura ocorreu por mecanismo dúctil (deformação plástica e redução de área). A alternativa (a) afirma fratura frágil intergranular (típica de cerâmicos) e isso é incompatível com a observação de grande deformação e redução acentuada da área — portanto (a) está errada. A alternativa (b) afirma que a fratura foi dúctil — essa parte está correta; entretanto, a justificativa interna de (b) (“presença de estrias de fadiga e trinca propagada estável”) não é coerente com as observações dadas. Em outras palavras: a conclusão (fratura dúctil) é a correta para as observações, mas os sinais citados na própria alternativa (b) não são os sinais que justificam a conclusão no caso proposto.

Passo 5

Como você faria na prova: responda dizendo que a fratura foi dúctil e justifique com os sinais corretos — os examinadores geralmente querem que você cite exatamente os indícios presentes. Um modelo de justificativa curta e correta seria:
  • “A presença de redução acentuada de área e grande deformação indicam necking e grande deformação plástica antes da ruptura, característicos de fratura dúctil (microvoid coalescence, superfície com aspecto fibroso/dimplado). Logo, a fratura é dúctil.”
    E acrescente que estrias de fadiga NÃO foram mencionadas e seriam indicativas de fadiga/ciclagem, não de um ensaio de tração monotônico.

Passo 6

Resposta prática para marcar na prova: marque a alternativa que indica fratura dúctil. Na justificativa escrita, não repita a afirmação equivocada sobre estrias de fadiga — explique com as evidências observadas (necking e grande deformação) e mencione que a coloração isolada não é determinante.
Força aí — essa distinção entre dúctil e frágil é uma daquelas questões que assusta no começo, mas com as palavras-chave “redução de área” e “necking” você já sai na frente na prova.

Resposta

b)

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