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FRATURA DE MEMBROS TRINCADOS

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8.1 ASPECTO DA FRATURA NOS MATERIAIS

• OCORRÊNCIA DE TRINCAS • PRIMEIRA OCORRÊNCIA DE FALHAS: em estruturas de ferro e aço durante a Revolução Industrial (primeiro componente estrutural projetado para suportar tensões trativa; novos projetos estruturais) Solução: usar fatores de segurança incrivelmente altos (10 ou mais). • O EFEITO DA AMOSTRAGEM (VOLUME)observado por Leonardo Da Vinci da uma explicação qualitativa para a causa de tais fratura (base da teoria estatística de Weibull para fratura).

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Continuidade da estrutura

Solda no lugar de rebites Falha dos Navios Liberty Mar frio Conteúdo de enxofre elevado

Tensões residuais Microtrincas

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Fratura:
“É a separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou maispartes sob ação de uma tensão, devido ao início e propagação de uma trinca”

Dútil Fratura Frágil Temperatura Fatores que afetam a fratura Taxa de deformação Estado de tensão -plano de tensões (triaxial de def.) -triaxial de tensões (plano de def.)
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Tração Torção Fadiga Condições de Fratura Fluência Fratura frágil em Temperaturas Baixas Fragilização no Trat. Térm. Fragilização por Hidrogênio5

COMPORTAMENTO DESCRITO Modo cristalográfico Aparência da superfície de fratura Deformação até fratura Caminho

TERMOS USADO Cisalhamento Fibrosa Dútil Transgranular Clivagem Granular / brilhante Frágil Intergranular

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Fratura: Aspecto Macro e Micrográfico

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Fratura Frágil : Aspecto Macrográfico

Baixa Temperatura Promovida Alta Taxa de Deformação Estado Triaxial de TensõesFratura frágil.
- É caracterizada por uma ou mais trincas diretas na estrutura.

- Pouca ou nenhuma deformação.
- A trinca se propaga pelo caminho de menor resistência.

- Observada em monocristais e materiais policristalinos. - Observada em metais com estrutura CCC e HC mas não em metais CFC*.
- A fratura frágil tem aparência brilhante enquanto a fratura dúctil tem aspecto escuro eacinzentado. - Aumenta com a diminuição da temperatura, taxa de deformação e estado 8 triaxial tensões

Fratura Frágil Aspecto Micrográfico
– A clivagem ocorre na direção cristalográficas dos planos – As faces de clivagem aparecem grãos com alta reflexividade, que dão um aspecto de fratura brilhante.

Transgranular

Fratura por Clivagem
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– Fratura Intergranular é um modo de fratura combaixa energia

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Fratura Dútil : Aspecto Macrográfico

Plano de escorregamento

Fratura cisalhante de monocristal dútil. Não observada em policristais.

Fratura completamente dútil em policristais → ruptura Metais muito dúteis como ouro e chumbos

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– Considerando um simples cristal, o cobre, um metal dúctil, não há nucleação de trincas, e os cristais deformam plasticamenteaté iniciar a estabilidade plástica, chamada de pescoçamento. – A deformação é concentrada na região de instabilidade plástica até a separação crsitalina ao longo de uma linha ou um ponto.

Cisalhamento de um “metal puro” – Ex.: Cobre

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Fratura Dútil em metais policristalinos - Fratura Taça – Cone: O empescoçamento leva a um estado triaxial de tensões e a trinca nucleia em particulasfrágeis (formação de vazios na interface matriz - partícula) - Aspecto escuro e acinzentado
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• Evolução da falha:
Crescimento e coalescencia Nucleação de microvazios dos microvazios

pescoço

σ

Cisalhamento na superf.

fratura

50 mm 50 mm

Partículas que atuam como nucleadores dos microvazios

100 mm

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Exemplo: Falha em um tubo • Falha Dútil:
--um pedaço --grandedeformações

Observe a quantidade de def. plástica.

• Falha Frágil:
--vários pedaços --pouca deformação
Figura de V.J. Colangelo and F.A. Heiser, Analysis of Metallurgical Failures (2nd ed.), Fig. 4.1(a) and (b), p. 66.

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• Trincas ou Defeitos tipo trinca são bastante comuns de ocorrerem: – Riscos profundos; – Vazios em soldas; – Inclusões ou partículas estranhas em fundidos ou...
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