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:
- Listar e descrever os modos gerais de fratura.
- 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
C 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
C:
- 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
C:
- 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
C:
- 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
C, 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)