Como determinar a temperatura de transição dúctil frágil?

Perguntado por: aaragao . Última atualização: 20 de maio de 2023
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A temperatura de transição dúctil-frágil pode ser obtida experimentalmente através de vários ensaios mecânicos, como, por exemplo, o ensaio Charpy. O ensaio Charpy e a temperatura de transição obtida, no entanto, apresentam limitações bastante importantes para um emprego mais generalizado.

Ensaio de Impacto Instrumentado.

A medida da variação da resistência ao impacto com a temperatura pode ser utilizada como uma forma de se determinar a existência de transições dúctil-frágeis ou alternativamente a suscetibilidade de materiais poliméricos à concentração de tensões, i.e., profundidade e raio da extremidade do entalhe.

Ao pé da letra, a transição dúctil-frágil está relacionada com a dependência da absorção da energia de impacto em relação à temperatura, assim haverá uma dependência do comportamento em fratura do material dependendo da temperatura.

Materiais dúcteis podem deformar muito antes de fraturar, enquanto materiais frágeis fraturam com pouca ou nenhuma deformação. Por exemplo, um pedaço de vidro (um material frágil) quebrará se você tentar dobrá-lo, enquanto um pedaço de cobre (um material dúctil) pode ser dobrado facilmente sem quebrar.

Um dos métodos mais conhecidos e utilizados para fazer o diagnóstico específico de fragilidade é a proposta da Linda Fried, que considera cinco critérios: 1) Perda de peso involuntária; 2)Fadiga ou exaustão; 3) Fraqueza Global com baixa força muscular; 4) Baixa atividade física – lentidão geral; 5) Redução da ...

A Síndrome da Fragilidade foi identificada de acordo com os cinco critérios propostos por Fried et al. 4: 1) Perda de peso não intencional; 2) Exaustão avaliada por autorrelato de fadiga; 3) Diminuição da força de preensão manual; 4) Baixo nível de atividade física; e 5) Diminuição da velocidade de caminhada.

Exercício 3 - Os fatores que levam os materiais dúcteis a um comportamento frágil são: a) ( ) temperatura, velocidade de aplicação da carga e resistência do material; b) ( ) valor da carga, aceleração da gravidade, altura do martelo pendular; c) ( ) temperatura, velocidade de aplicação da carga, concentração de tensões ...

As maiores mudanças da temperatura de transição são resultado de alterações nos teores de carbono e manganês. A temperatura de transição reduz-se de 5,50C para cada incremento de 0,1% de manganês. O aumento do teor de carbono afeta a energia máxima e a forma da curva energiaxtemperatura de transição (ver figura).

Enquanto o metal dúctil é caracterizado por se dobrar e deformar facilmente sem fraturar, o frágil é quebradiço e caracterizado pelo contrário: ausência de deformação. Assim, quanto maior a ductilidade do aço, menor sua fragilidade. É importante lembrar que nenhum material é bom ou ruim.

Comportamento em Fratura: O ensaio de flexão permite observar e analisar o comportamento do material em situações de fratura. Ele fornece informações sobre o tipo de fratura que ocorre no material, como fratura frágil ou dúctil.

Para a realização do ensaio com corpo de prova Charpy, por exemplo, a amostra é apoiada como uma viga em posição horizontal e carregada do lado oposto ao do entalhe pelo impacto do pêndulo. O corpo de prova é forçado a se dobrar e fratura a uma elevada taxa de deformação, da ordem de 10³ s-1.

O principal resultado do ensaio de impacto é a energia absorvida pelo corpo de prova para se deformar e romper. A energia é calculada pela variação da energia potencial do martelo (componente da máquina de ensaio de impacto) antes e após o impacto.

O ensaio mede a quantidade de energia absorvida pelo impacto de um martelo/pêndulo de energia total conhecida, contra um corpo de prova padronizado em determinada temperatura.

Fratura frágil é aquela em que pouca ou nenhuma deformação ocorre antes da fratura. Este tipo de fratura ocorre em metais de elevada dureza e resistência mecânica, com baixa tolerância à descontinuidades. Fratura Dúctil é aquela onde considerável deformação plástica ocorre antes da fratura.

Enquanto os metais frágeis rompem praticamente sem fase elástica, os metais dúcteis sofrem grande deformação na fase plástica, às vezes sem atingir a ruptura. Abaixo se descreve o comportamento de cada tipo de metal.

Fratura frágil
É o tipo de fratura que ocorre sem deformação plástica macroscópica, sob tensões inferiores às correspondentes ao escoamento generalizado, e com velocidade de propagação da trinca bem elevada [GODEFROID, CÂNDIDO, 2011].

O principal teste para identificar a ductilidade de um material é o ensaio de tração, procedimento que realiza a aplicação de forças perpendiculares à superfície da amostra até ocorrer sua ruptura. Dessa forma, é possível saber qual a capacidade do objeto em suportar essas tensões até se romper totalmente.

O oposto a um material muito frágil é um material dúctil. Por outro lado a dureza não é oposto à fragilidade, já que a dureza é a propriedade de alterar só a superfície de um material, que é algo totalmente independente desse material quando se fratura ter ou não deformações grandes ou pequenas.