Quais são as características da superfície de uma fratura dúctil e uma fratura frágil de um metal? Quais são as suas causas e consequências?

Passo 1

Beleza, o exercício quer que a gente fale sobre dois tipos de fratura em metais: dúctil e frágil. A matéria é “mecânica da fratura” e a gente vai precisar entender o que acontece na superfície que se rompe e por que isso ocorre (mecanismos, microestrutura e fatores externos).

Passo 2

Fratura dúctil – características da superfície
  1. Superfície com covinhas ou “dimples”: parece um campo de craterinhas bem pequenas. Cada cratera é um microvoido (pequeno buraco) que cresceu e se fundiu com outros.
  2. Muita deformação plástica local: o metal se “esticou” bastante na região do corte antes de quebrar. Se você olhar com lupa, vê fibras ou cílios de cisalhamento onde o material escorregou.
  3. Energia absorvida alta: porque o metal sofreu deformação, ele comeu bastante energia antes de partir.

Passo 3

Fratura frágil – características da superfície
  1. Superfície lisa, plana ou facetada: quase sem sinais de deformação plástica, parece até cerâmica quebrada.
  2. Características intergranulares ou transgranulares: pode quebrar atravessando os grãos (cleavage) ou seguindo os contornos de grão. Na transgranular, aparecem facetas poligonais.
  3. Baixa absorção de energia: o crack se propaga rápido e quase não tem aviso, com pouca deformação.

Passo 4

Causas e consequências
  1. Fratura dúctil
    • Causas: temperatura mais alta, velocidades de carregamento baixas, material com boa ductilidade (alto alongamento), presença de microvoidos que nucleiam em inclusões ou impurezas.
    • Consequências: falha lenta, com “aviso” (afunda antes de partir), permite inspeção e alívio de tensão. Mais segura em muitas aplicações.
  2. Fratura frágil
    • Causas: temperatura baixa, alta velocidade de carregamento, tensões triaxiais, presença de fases frágilizadas (ex.: hidrogênio, fenômeno de fragilização por hidrogênio), material com baixa tenacidade.
    • Consequências: falha súbita, sem deformação perceptível, risco de acidentes graves porque não dá tempo de sinalizar dano.

Resposta

Fratura dúctil: superfície cheia de dimples, muito plástico e alta energia absorvida; ocorre em temperatura elevada ou carregamento lento; falha “avisada” e mais segura.
Fratura frágil: superfície lisa/facetada, sem deformação plástica e baixa energia absorvida; ocorre em temperaturas baixas, carregamento rápido ou fragilização química; falha súbita e perigosa.

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