Quais são os tipos de fratura? Para cada tipo de material clássico, diga quais são os tipos de fratura que podem ocorrer com eles, a temperatura ambiente.

Passo 1

O enunciado pede para identificarmos os principais tipos de fratura de materiais e, em seguida, associar esses modos de fratura aos três grandes grupos de materiais clássicos (metais, cerâmicos e polímeros), considerando condições de temperatura ambiente. Para resolver vamos:
  1. Listar e descrever os modos gerais de fratura.
  2. Aplicar essa classificação a cada grupo de material.

Passo 2

Os modos gerais de fratura em engenharia podem ser agrupados em:
  • Fratura dúctil
  • Fratura frágil
  • Fratura por fadiga
  • Fratura por fluência (creep)
  • Fratura por corrosão sob tensão (SCC – Stress Corrosion Cracking)

Passo 3

Breve descrição de cada modo:
  • Fratura dúctil: ocorre com grande deformação plástica antes da ruptura (ex.: “cup-and-cone” em metais). Caracteriza-se por pescoço (necking) e superfície rugosa.
  • Fratura frágil: praticamente sem plasticidade, com superfície lisa e típica de clivagem. Pode ocorrer de modo transgranular (através do grão) ou intergranular (ao longo dos limites de grão).
  • Fadiga: inicia-se por repetição cíclica de tensões, formando uma zona de propagação estável (faixa de praia) seguida de ruptura final rápida.
  • Fluência (creep): deformação lenta e acumulativa sob carga constante e temperatura elevada. A fratura costuma ser intergranular ou sub-grão, mas a taxas muito baixas a 20\circC quase não ocorre.
  • Corrosão sob tensão (SCC): combinação de ambiente agressivo e tensão residual ou aplicada, gerando trincas preferencialmente intergranulares.

Passo 4

Metais (aços, ligas de alumínio, cobre etc.) a 20\circC:
  • Ductilidade elevada → fratura dúctil é o modo mais comum.
  • Em aços muito temperados ou a taxas de deformação altas, pode ocorrer fratura frágil (clivagem).
  • Sob carregamentos cíclicos, há fadiga.
  • Em ambientes corrosivos (ex.: água salgada), pode surgir SCC (especialmente em aços inoxidáveis e ligas de alumínio).
  • Fluência é desprezível a temperatura ambiente.

Passo 5

Cerâmicos (óxidos, nitretos, carbetos etc.) a 20\circC:
  • Muito baixa ductilidade → quase sempre fratura frágil. Predomina o modo transgranular (clivagem) ou intergranular se as junções de grão forem mais fracas.
  • Fadiga sob carregamento cíclico também existe, mas geralmente com baixa propagação de trinca.
  • SCC e fluência a ambiente ambiente são insignificantes.

Passo 6

Polímeros (termoplásticos e termofixos) a 20\circC:
  • Termoplásticos tendem a fratura dúctil, com deformação por escorregamento e “crazing” (microfissuras com fibras alinhadas).
  • Termofixos mais rígidos podem apresentar comportamento frágil dependendo da taxa de carregamento.
  • Sob carregamento cíclico há fadiga, frequentemente iniciada em defeitos superficiais.
  • Por serem viscoelásticos, exibem fluência (creep) mesmo a 20\circC, acumulando deformação sob carga constante.
  • Também podem sofrer SCC em presença de certos solventes ou agentes químicos.

Resposta

Metais
  • Fratura dúctil
  • Fratura frágil (casos específicos)
  • Fadiga
  • SCC
Cerâmicos
  • Fratura frágil (transgranular ou intergranular)
  • Fadiga limitada
Polímeros
  • Fratura dúctil (termoplásticos) ou frágil (termofixos)
  • Fadiga
  • Fluência
  • SCC (em ambientes agressivos)

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