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Introdução • 5
E S T U D O D E C A S O
Falhas dos Navios Classe Liberty
seguinte estudo de caso ilustra um papel para o
O qual os cientistas e engenheiros de materiais são
chamados para assumir na área de desempenho dos
materiais: analisar falhas mecânicas, determinar suas
causas, e então propor medidas apropriadas para evitar
futuros incidentes.
A falha de muitos dos navios da classe Liberty 3
durante a Segunda Guerra Mundial é um exemplo bem
conhecido e dramático da fratura frágil de um aço que
era considerado dúctil. 4 Alguns dos primeiros navios
experimentaram danos estruturais quando se desenvolveram
trincas nos seus cascos. Três deles se dividiram
ao meio de forma catastrófica quando as trincas se
formaram, cresceram até um tamanho crítico, e então
se propagaram rápida e completamente até preencher
o perímetro transversal do casco do navio. A Figura 1.3
mostra um dos navios que fraturou no dia seguinte ao do
seu lançamento.
Investigações subsequentes concluíram que um ou
mais dos seguintes fatores contribuíram para cada falha: 5
• Quando algumas ligas metálicas normalmente dúcteis
são resfriadas até temperaturas relativamente
baixas, elas ficam suscetíveis a uma fratura frágil,
ou seja, elas experimentam uma transição de dúctil
para frágil com o resfriamento através de uma faixa
de temperatura crítica. Os navios da classe Liberty
foram construídos com um aço que experimentava
uma transição de dúctil para frágil. Alguns deles foram
posicionados no gelado Atlântico Norte, onde
o metal originalmente dúctil experimentava fratura
frágil quando as temperaturas caíam abaixo da temperatura
de transição. 6
• Os cantos das escotilhas (a porta) eram cantos vivos;
esses cantos atuaram como pontos de concentração
de tensões em que podia haver a formação de trincas.
Figura 1.3 O navio classe Liberty S.S. Schenectady, que em 1943
falhou antes de deixar o estaleiro.
(Reimpresso com permissão de Earl R. Parker, Brittle Behavior of Engineering
Structures, National Academy of Sciences, National Research Council, John
Wiley & Sons, Nova York, 1957.)
3 Durante a Segunda Guerra Mundial, 2.710 navios cargueiros da classe Liberty foram produzidos em massa pelos Estados Unidos para
abastecer de alimentos e materiais os combatentes na Europa.
4 Os metais dúcteis falham após níveis de deformação permanente relativamente grandes; contudo, muito pouca, ou mesmo
nenhuma deformação permanente acompanha a fratura de materiais frágeis. As fraturas frágeis podem ocorrer repentinamente, na
medida em que as trincas se espalham rapidamente; a propagação da trinca é normalmente muito mais lenta nos materiais dúcteis,
e a eventual fratura leva mais tempo. Por essas razões, a modalidade dúctil de fratura é geralmente preferida. As fraturas dúctil e
frágil são discutidas nas Seções 8.3 e 8.4.
5 As Seções 8.2 a 8.6 discutem vários aspectos da falha.
6 Esse fenômeno de transição de dúctil para frágil, assim como técnicas que são usadas para medir e aumentar a faixa de temperaturas
críticas, são discutidos na Seção 8.6.
(continua)