Análise de Falhas -  Cap. IV-1
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Análise de Falhas - Cap. IV-1

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ttrraaççããoo ((–– 4400
oo
CC));; ((aa)) rraaiioo ddee 00,,11 ppoolleeggaaddaass;; ((bb)) rraaiioo ddee 00,,0011 ppoolleeggaaddaass;; ZZFF –– zzoonnaa ffiibbrroossaa;; ZZRR –– zzoonnaa rraaddiiaall;; ZZCC –– zzoonnaa cciissaallhhaannttee..

4.2.1.4 - Solicitação externa

 Origem da trinca e ZF

 ZC

 ZR

 ZC

 “Marcas de sargento”

FFiigguurraa 44..2211 -- FFrraattuurraa eemm uumm vvaazzoo ddee pprreessssããoo ddee uumm aaççoo AAIISSII 44334400;; nnoottaa--ssee aa oorriiggeemm

ddaa ZZFF nnaa ssuuppeerrffíícciiee ddoo mmaatteerriiaall..

Origem do trincamento

4.3 - Principais Tipos de Fratura

TTaabbeellaa 44..11 -- MMaatteerriiaaiiss ccoomm ddiiffeerreenntteess ggrraauuss ddee ffrraaggiilliiddaaddee..

TTiippoo PPrriinncciippaaiiss FFaattoorreess MMaatteerriiaaiiss

FFrráággiill RRuuppttuurraa ddee lliiggaaççõõeess EEssttrruuttuurraass ddoo ttiippoo:: ddiiaammaannttee,, ZZnnSS,,

ssiilliiccaattooss,, aalluummiinnaa,, mmiiccaa,, ccaarrbboonneettooss,,

nniittrreettooss

SSeemmiiffrráággiill RRuuppttuurraa ddee lliiggaaççõõeess ee

mmoobbiilliiddaaddee ddee ddiissccoorrddâânncciiaass
EEssttrruuttuurraass ddoo ttiippoo:: ccrriissttaaiiss iiôônniiccooss ((NNaaCCll)),,

mmeettaaiiss HHCC ((ZZnn,, MMgg,, eettcc..)),, mmaaiioorriiaa ddooss

mmeettaaiiss CCCCCC,, ppoollíímmeerrooss vvííttrreeooss

DDúúccttiill MMoobbiilliiddaaddee ddee ddiissccoorrddâânncciiaass MMeettaaiiss CCFFCC ((AAll,, CCuu,, AAuu,, AAgg,, PPtt,, PPbb,, eettcc..)),,

ppoollíímmeerrooss nnããoo--vvííttrreeooss,, aallgguunnss mmeettaaiiss CCCCCC

4.3.1 - Fratura Dúctil

Para o desenvolvimento da fratura dúctil, comumente, são observados os seguintes estágios:

 Crescimento de vazios ao redor da partícula através de deformação plástica e tensão
hidrostática;

 Formação de uma superfície livre através de uma inclusão ou partícula de segunda-fase,
 ou por decoesão interfacial ou por trincamento da partícula;

 Coalescência entre vazios adjacentes.

Tensão

(Engenharia)

Empescoçamento (estricção)

Materiais

(Engenharia)

Materiais

puros
Materiais

puros

Materiais

(Engenharia)

Deformação (Engenharia)

FFiigguurraa 44..2222 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ccuurrvvaass tteennssããoo vveerrssuuss ddeeffoorrmmaaççããoo ddee eennssaaiiooss ddee ttrraaççããoo ppaarraa mmaatteerriiaaiiss ppuurrooss ee

mmaatteerriiaaiiss eemmpprreeggaaddooss uussuuaallmmeennttee eemm EEnnggeennhhaarriiaa..

Barreira

 Microtrinca
 Plano de
 deslizamento

FFiigguurraa 44..2233 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee eemmppiillhhaammeennttoo ddee ddiissccoorrddâânncciiaass

eemm uummaa bbaarrrreeiirraa,, pprroommoovveennddoo aa ffoorrmmaaççããoo ddee uummaa mmiiccrroottrriinnccaa..

Fibrosa
 Cisalhante

((aa))

((cc))
 ((bb))

 ((bb11)) ((bb22))

FFiigguurraa 44..2244 -- DDeeffoorrmmaaççããoo pplláássttiiccaa llooccaalliizzaaddaa ddee uumm mmaatteerriiaall ccoomm ccoommppoorrttaammeennttoo ddúúccttiill;; ((aa)) rreepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa;; ((bb)) CCPPss

eennssaaiiaaddoo eemm ttrraaççããoo –– eennssaaiiooss iinntteerrrroommppiiddooss;; ((cc)) ttuubboo ddee aaççoo iinnooxxiiddáávveell ffeerrrrííttiiccoo AAIISSII 440099 ffrraattuurraaddoo eemm ttrraaççããoo..

Fratura dúctil (taça-cone) em alumínio; temperatura ambiente.

 Aspectos macroscópicos:

 zona fibrosa: início e propagação estável da trinca;

 zona de cisalhamento a 45o: formada em conseqüência do alívio de triaxialidade de tensões.

 Aspectos microscópicos:

 grande mobilidade de discordâncias - flexibilidade de deslizamento;

 criação de microcavidades, a partir da quebra de inclusões ou decoesão interfacial partícula-matriz;

 quando a capacidade para encruamento é exaurida, o empescoçamento inicia-se, e as tensões triaxiais
 resultantes causam a extensão lateral das microcavidades, ocorrendo o coalescimento e a formação de

 uma trinca central.

 Fractografia:

 superfície com cavidades hemisféricas ou parabólicas, conhecidas como dimples;

 tipos de ruptura: normal, por cisalhamento, por rasgamento;

 fratura tipo: “taça-cone” ou “copo-cone”;

 fratura tipo: “aresta de faca”.

4.3.1.1 - Nucleação de vazios

4.3.1.2 - Crescimento de vazios e coalescimento

 ((aa)) ((bb))

FFiigguurraa 44..2255 -- ((aa)) MMiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uumm aaççoo bbaaiixxoo--ccaarrbboonnoo mmoossttrraannddoo ooss ddiimmpplleess;; ((bb)) ddeettaallhhee ddee uumm ddiimmppllee,, ccoomm

pprreesseennççaa ddee iinncclluussããoo eessfféérriiccaa;; MMEEVV..

FFiigguurraa 44..2266 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee nnuucclleeaaççããoo,, ccrreesscciimmeennttoo ee ccooaalleessccêênncciiaa

ddee vvaazziiooss eemm mmeettaaiiss ddúúcctteeiiss..

FFiigguurraa 44..2277 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ccoommoo ooss ddiimmpplleess ssee aapprreesseennttaamm eemm ffuunnççããoo

ddoo ttiippoo ddee ccaarrrreeggaammeennttoo..

Tensão
trativa

uniaxial

Cisalhamento

Rasgamento

 ((aa)) ((bb))

FFiigguurraa 44..2288 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee mmeeccaanniissmmooss ddee ccooaalleesscciimmeennttoo ddee mmiiccrrooccaavviiddaaddeess ((rruuppttuurraa

nnoorrmmaall;; rruuppttuurraa ppoorr cciissaallhhaammeennttoo;; rruuppttuurraa ppoorr rraassggaammeennttoo))..

FFiigguurraa 44..2299 -- MMiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa ddee uummaa rreeggiiããoo ddee uumm aaççoo AAIISSII 11004400,, ddeessttaaccaannddoo ooss ddiimmpplleess ppoorr

cciissaallhhaammeennttoo,, eemm ddiiffeerreenntteess aauummeennttooss;; MMEEVV..

Figura - Microfractografia dúctil: (a) microcavidades esféricas, características de uma fratura resultante por uma carga de

tração; (b) microcavidades com formato parabólico, características de uma fratura resultante de uma carga de

cisalhamento.

 ((aa)) ((bb))

 ((cc)) ((dd))

FFiigguurraa 3300 -- ((aa)) PPeeqquueennaass ee ggrraannddeess iinncclluussõõeess ddee ssuullffeettooss eemm ddiimmpplleess ddee uummaa ffrraattuurraa ddúúccttiill;; MMEEVV -- 55000000 XX;; ((bb)) ddiimmpplleess aalloonnggaaddooss eemm

uummaa ssuuppeerrffíícciiee ddee ffrraattuurraa ddee uumm aaççoo AAIISSII 44114400 tteemmppeerraaddoo ee rreevveenniiddoo;; MMEETT -- 1100000000 XX.. ((cc)) aaççoo iinnooxxiiddáávveell ffeerrrrííttiiccoo AAIISSII 443399;; MMEEVV --

22000000XX ;; ((dd)) aaççoo ddoo ttiippoo AAIISSII 11551133;; MMEEVV -- 22000000XX..

 ((aa)) ((bb))

 ((cc)) ((dd))

FFiigguurraa 3300 -- ((aa)) PPeeqquueennaass ee ggrraannddeess iinncclluussõõeess ddee ssuullffeettooss eemm ddiimmpplleess ddee uummaa ffrraattuurraa ddúúccttiill;; MMEEVV -- 55000000 XX;; ((bb)) ddiimmpplleess aalloonnggaaddooss eemm

uummaa ssuuppeerrffíícciiee ddee ffrraattuurraa ddee uumm aaççoo AAIISSII 44114400 tteemmppeerraaddoo ee rreevveenniiddoo;; MMEETT -- 1100000000 XX.. ((cc)) aaççoo