Ductilidade e Fragilidade
A ductilidade é uma medida da capacidade de um material sofrer deformação plástica significativa antes da ruptura, frequentemente quantificada pela porcentagem de alongamento ou pela porcentagem de redução da área. Materiais dúcteis, como o aço, apresentam uma longa região plástica em sua curva tensão-deformação. A fragilidade é o oposto; materiais frágeis, como cerâmica ou ferro fundido, fraturam com pouca ou nenhuma deformação plástica.
The distinction between ductile and brittle behavior is clearly visible on the stress-strain curve. A ductile material exhibits a significant strain after the yield point and before the fracture point. This large area under the curve after yielding indicates that the material can absorb a great deal of energy before it breaks. This property is crucial for safety in many engineering applications, as a ductile failure provides a visible warning (e.g., bending or stretching) before a complete collapse. Key measures of ductility are percent elongation, [latex](\frac{L_f – L_0}{L_0}) \times 100[/latex], and percent reduction in area, [latex](\frac{A_0 – A_f}{A_0}) \times 100[/latex], where the ‘f’ subscript denotes the final dimension at fracture.
Por outro lado, um material frágil apresenta pouca deformação após seu limite elástico. A tensão de fratura geralmente se aproxima da resistência à tração máxima, e a falha ocorre repentinamente e sem aviso prévio. Cerâmicas, vidros e alguns polímeros são exemplos clássicos. O comportamento de um material também pode depender de condições externas. Por exemplo, muitos aços que são dúcteis à temperatura ambiente sofrem uma transição dúctil-frágil em baixas temperaturas, um fenômeno que levou a falhas catastróficas, como as dos navios Liberty durante a Segunda Guerra Mundial.
UNESCO Nomenclature: 3322
Ciência dos materiais
Tipo
Propriedade do material
Precursores
- práticas metalúrgicas de recozimento e revenimento para controlar as propriedades do material
- observações dos modos de falha de materiais em estruturas de engenharia antigas
- desenvolvimento do ensaio de tração como um método de caracterização padrão
Aplicações
- Seleção de materiais para aplicações que requerem conformação (ex.: carrocerias de automóveis)
- Projeto de estruturas para garantir que a falha seja gradual (dúctil) em vez de catastrófica (frágil).
- processos de trefilação de fios e extrusão de metais
- Avaliar o desempenho de materiais em baixas temperaturas, onde muitos materiais se tornam quebradiços.
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: ductilidade, fragilidade, deformação plástica, fratura, alongamento, redução de área, falha dúctil, fratura frágil, comportamento do material, curva tensão-deformação.