Entende-se por fratura como sendo a separação de um sólido sob tensão em duas ou mais partes.
Em geral, as fraturas em materiais metálicos podem ser classificadas em dúcteis ou frágeis e também podem ser uma mistura destes dois tipos de fraturas.
No que diz respeito à fratura dúctil de um material metálico esta ocorre após uma deformação plástica grande e caracteriza-se por uma propagação lenta de fissuras. Pelo contrário, a fratura frágil ocorre, geralmente, em planos cristalográficos característicos, designados por planos de clivagem e a propagação das fissuras é rápida.
Seguidamente será explicado mais detalhadamente cada uma fraturas acima mencionadas.
- Fratura Dúctil
A fratura dúctil de um material metálico ocorre após uma grande deformação plástica. Para uma melhor simplificação, considera-se a fratura dúctil de um provete de tração redondo (12,7 mm de diâmetro). Se a tensão aplicada ao provete for superior à sua tensão de rutura e se for mantida durante tempo suficiente, o provete sofre fratura.
Podem-se distinguir três fases distintas da fratura dúctil, sendo elas:
- Há formação de uma estrição no provete e surgimento de cavidades no interior da zona estricionada;
- As cavidades na zona de estrição coalescem formando uma fissura no centro do provete, a qual se propaga em direção à superfície do provete segundo uma direção perpendicular à tensão aplicada;
- Quando se aproxima da superfície, a fissura passa a propagar-se segundo uma direção a 45⁰ com o eixo de tração, resultando numa fratura do tipo taça-e-cone.
- Fratura Frágil
Muitos metais e ligas fraturam fragilmente apresentando uma deformação plástica muito pequena.
Geralmente, a fratura frágil ocorre em planos cristalográficos específicos que são designados por planos de clivagem, por ação de uma tensão normal sobre o plano de clivagem.
Muitos metais com estrutura cristalina HC apresentam, frequentemente, fratura frágil devido ao seu número limitado de planos de escorregamento.
Por exemplo, o ferro-α, o molibdénio e o tungsténio também apresentam fratura frágil a baixas temperaturas e velocidades de deformação elevadas.
Nos metais metálicos policristalinos, a maior parte das fraturas frágeis são transgranulares, ou seja, as fissuras propagam-se através dos grãos. No entanto, pode ocorrer também fraturas frágeis intergranulares se os limites de grão contiverem um filme frágil ou se a região do limite de grão tiver sido fragilizada pela segregação de elementos prejudiciais.
Nos materiais metálicos, a fratura frágil tem lugar em três etapas, sendo elas:
- A deformação plástica concentra as deslocações junto a obstáculos nos planos de escorregamento;
- Desenvolvem-se tensões de corte nos locais em que as deslocações estão bloqueadas e, como consequência, ocorre a nucleação de microfissuras;
- As tensões provocam a propagação das microfissuras e a energia de deformação elástica armazenada pelo material pode contribuir para essa propagação.
É de notar que temperaturas baixas e velocidades de deformação elevadas favorecem a fratura frágil. Também um estado triaxial de tensão pode contribuir para a fratura frágil.
Bibliografia
Smith, William F., «Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais», McGraw-Hill, 3ª Edição.
