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6 • Capítulo 1<br />
• Os barcos alemães classe U estavam afundando navios<br />
cargueiros mais rapidamente do que eles podiam<br />
ser repostos usando as técnicas de construção<br />
existentes. Consequentemente, tornou-se necessário<br />
revolucionar os métodos de construção para a fabricação<br />
de navios cargueiros mais rapidamente e<br />
em maior número. Isso foi feito com a utilização de<br />
lâminas de aço pré-fabricadas que eram montadas<br />
usando-se solda, em vez do método convencional e<br />
demorado de uso de rebites. Infelizmente, as trincas<br />
em estruturas soldadas podem se propagar sem<br />
impedimentos ao longo de grandes distâncias, o que<br />
pode levar a uma falha catastrófica. Contudo, quando<br />
as estruturas são rebitadas, uma trinca deixa de se<br />
propagar quando ela atinge a aresta da chapa de aço.<br />
• Defeitos nas soldas e descontinuidades (isto é, sítios<br />
em que pode haver a formação de trincas) foram introduzidos<br />
por operadores inexperientes.<br />
Algumas medidas remediadoras que foram tomadas<br />
para corrigir esses problemas incluíram o seguinte:<br />
• Redução da temperatura, da transição de dúctil<br />
para frágil, do aço até um nível aceitável, mediante<br />
uma melhoria na qualidade do aço (por exemplo,<br />
pela redução dos teores das impurezas de enxofre<br />
e fósforo).<br />
• Arredondamento dos cantos das escotilhas, mediante<br />
a solda de uma tira de reforço curvada em cada canto. 7<br />
• Instalação de dispositivos de supressão de trincas,<br />
tais como tiras rebitadas e cordões de solda resistentes,<br />
para interromper a propagação de trincas.<br />
• Melhoria na prática de soldagem e estabelecimento de<br />
códigos de soldagem.<br />
Apesar das falhas, o programa de embarcações da<br />
classe Liberty foi considerado um sucesso por várias razões;<br />
a principal delas foi que os navios que sobreviveram<br />
à falha foram capazes de suprir as Forças Aliadas<br />
no teatro de operações e, muito provavelmente, encurtaram<br />
a guerra. Além disso, foram desenvolvidos aços<br />
estruturais, com resistência amplamente aprimorada<br />
às fraturas frágeis catastróficas. As análises detalhadas<br />
dessas falhas possibilitaram maior compreensão da formação<br />
e do crescimento de uma trinca, e isso contribuiu<br />
para o surgimento da Mecânica da Fratura como área<br />
de conhecimento.<br />
7 O leitor pode observar que os cantos das janelas e portas de todas as estruturas marinhas e aeronáuticas são atualmente arredondados.<br />
materiais diferentes. Uma explicação sucinta dessas classificações de materiais e das suas características<br />
representativas será apresentada a seguir. Outra categoria é a dos materiais avançados<br />
— aqueles que são usados em aplicações de alta tecnologia, como os semicondutores, os<br />
biomateriais, os materiais inteligentes e os materiais “nanoengenheirados”, que serão discutidos<br />
na Seção 1.5.<br />
Metais<br />
Os metais são compostos por um ou mais elementos metálicos (por exemplo, ferro, alumínio, cobre,<br />
titânio, ouro e níquel), e com frequência também por elementos não metálicos (por exemplo,<br />
carbono, nitrogênio, oxigênio) em quantidades relativamente pequenas. 8 Os átomos nos metais e<br />
nas suas ligas estão arranjados de uma maneira muito ordenada (como discutido no Capítulo 3)<br />
e, em comparação às cerâmicas e aos polímeros, são relativamente densos (Figura 1.4). Quanto<br />
às características mecânicas, esses materiais são relativamente rígidos (Figura 1.5) e resistentes<br />
(Figura 1.6), e ainda assim são dúcteis (isto é, são capazes de se deformar intensamente sem sofrer<br />
fratura), e resistentes à fratura (Figura 1.7); por isso são amplamente utilizados em aplicações<br />
estruturais. Os materiais metálicos possuem grande número de elétrons livres. Esses elétrons não<br />
estão ligados a qualquer átomo em particular. Muitas das propriedades dos metais podem ser<br />
atribuídas diretamente a esses elétrons. Por exemplo, os metais são bons condutores de eletricidade<br />
(Figura 1.8) e de calor e não são transparentes à luz visível; uma superfície metálica, polida,<br />
possui uma aparência brilhosa. Além disso, alguns metais (isto é, Fe, Co e Ni) têm propriedades<br />
magnéticas interessantes.<br />
A Figura 1.9 mostra vários objetos comuns e familiares que são feitos de materiais metálicos.<br />
Os tipos e as aplicações dos metais e das suas ligas serão discutidos no Capítulo 11.<br />
8 A expressão liga metálica refere-se a uma substância metálica que é composta por dois ou mais elementos.