Callister_-_Engenharia_e_Cincia_dos_Materiais_ptg_ ... - Ufrgs

cresce até um tamanho de rápida propagação de acordo com Equação 8.3. Além disso, a duração
da aplicação da tensão que precede a fratura decresce com o aumento da tensão.
Consequentemente, quando se especifica a resistência à fadiga estática,o tempo de aplicação da
tensão deveria também ser estipulado. Vidrosde silicado são especialmente susceptíveis a este tipo
de fratura; êle tem sido também observado em outros materiais cerâmicos para incluir porcelana,
cimento portland, cerâmicas de alta alumina, titanato de bário e nitreto de silício.
Existe usualmente considerável variação e dispersão na resistência à fratura para muitas
amostras de um específico material cerâmico frágil. Uma distribuição de resistências à fratura para o
cimento portland está mostrada na Figura 13.25. Este fenômeno pode ser explicado pela
dependência da resistência à fratura em relação à probabilidade da existência de um defeito que seja
capaz de iniciar uma trinca. Esta probabilidade varia de amostra a amostra do mesmo material e
depende da técnica de fabricação e de qualquer subsequente tratamento. Tamanho ou volume da
amostra também influencia a resistência à fratura; quanto maior a amostra tanto maior esta
probabilidade de existência de defeito e tanto menor a resistência à fratura.
Figura 13.25 - Distribuição de frequência de resistências à fratura observadas para um cimento
portland. (A partir de W.Weibull, Ing. Vetensk. Akad., Proc. 151, No. 153, 1939).
Para tensões compressivas, não existe nenhuma amplificação de tensão associada com
quaisquer defeitos existentes. Por esta razão, cerâmicas frágeis exibem muito maiores resistências
em compressão do que em tração e elas são geralmente utilizadas quando condições de carga são
compressivas. Também, a resistência à fratura de uma cerâmica frágil pode ser melhorada
acentuadamente pela imposição de tensões compressivas residuais em sua superfície. Uma maneira
de realizar isto é por revenimento térmico (Vide Seção 14.4).
Foram desenvolvidas teorias estatísticas que em conjunção com os dados experimentais
são usadas para determinar o risco de fratura de um dado material; uma discussão desta está além
do escopo do presente tratamento. Entretanto, devido à dispersão nas resistências à fratura medidas
de materiais cerâmicos, o uso de valores médios e de fatores de segurança como discutido na Seção
6.12 não são normalmente empregados para os propósitos de projeto.
Como uma consequência do processo de fabricação, alguns sistemas cerâmicos retêm
porosidade residual, que normalmente existe como poros isolados pequenos, aproximadamente
esféricos. Porosidade é usualmente deletéria à resistência à fratura destes materiais por 2 razões: (1)
poros reduzem área de seção reta através da qual uma carga é aplicada; e (2) êles também agem
como concentradores de tensão - para um poro esférico isolado, uma tensão de tração aplicada é
amplificada por um fator de 2. A influência da porosidade é bastante acentuada; experimentalmente
tem sido observado que a resistência de muitas cerâmicas decresce exponencialmente com o
aumento da porosidade.
13.7 - COMPORTAMENTO TENSÃO-DEFORMAÇÃO