Cap 04 Ramanathan Corroso associada a fatores mecnicos

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Corrosão associada a fatores 
mecânicos 
4.1. INTRODUÇÃO 
Nos capítulos anteriores vimos que, sob detenninadas condições, metais e ligas 
reagem com seu meio e formam produtos de corrosão que permanecem sobre a su-
perfície na forma de película e dificultam a corrosão posterior. A ação de prote-
ção exercida pela película cessa se esta for removida ou danificada por forças mecâ-
nicas. O dano total para os componentes metálicos em que a corrosão e os efeitos das 
forças mecânicas agem conjuntamente· é-geralmente maior do que se apenas uma 
das duas, corrosão ou força mecânica, estiver operando. Esta ação combinada de 
dois tipos de forças destrutivas é também conhecida como corrosão conjunta. Os 
principais tipos de fenômenos de corrosão associada a fatores mecânicos são: 
1. Corrosão-erosão 
2,. Ataque por colisão 
3. Corrosão por cavitação 
4. Corrosão sob atrito 
5. Corrosão sob fadiga 
6. Corrosão sob tensão. 
Nas seções seguintes, cada um dos diferentes tipos de corrosão associada a fato· 
res mecânicos é considerado em detalhes. 
4.2. CORROSÃO-EROSÃO 
A corrosão-erosão é o aumento na velocidade de'ataque do metal devido ao mo-
vimento relativo entre um fluido corrosivo e a superfície metálica. Na corrosão· 
erosão, os produtos sólidos que formam sobre a superfície são arrastados e/ou o me- · 
tal é removido como íons. Freqüentemente, a película sobre a superfície metálica é 
removida devido à ação abrasiv.a de fluidos (ou gases) movendo-se rapidamente, e o 
ataque localizado ocorre em regiões onde a película foi removida. 
Alguns autores apresentam a corrosão-erosão como uma forma de ataque locali-
103 
zado, e alguns outros como uma forma de corrosão conjunta. Embora no sentido 
mais vasto do termo corrosão-erosão seja incluído o ataque por colisão, dano por 
cavitação e corrosão sob atrito, e o dano devido à corrosão-erosão possa ser unifor-
me ou localizado, o autor considera relevante discutir a corrosão-erosão como uma 
forma de ação conjunta, porque efeitos de desgaste (um fator mecânico) e corrosão 
(um fenômeno eletroquímico) estão envolvidos. As outras formas de corrosão-
erosão, mencionadas acima, serão discutidas separadamente. 
Diferentes tipos de meios corrosivos podem causar a corrosão-erosão, e estes in-
cluem soluções aquosas, fluidos orgânicos, gases e metais líquidos. A ação abrasiva 
pode ser causada pelas partículas sólidas, tais como produtos de corrosão, pós, sais 
insolúveis e outros sólidos contidos no meio em escoamento. A corrosão-erosâ"o é 
caracterizada morfologicamente por sulcos, superfície ondulada, buracos arredonda-
dos e valas que mostram um padrão direcional. A figura 4.1 mostra esquematica-
mente os danos causados por corrosão-erosão, na parede de um tubo. 
Camada de óxido 
Direçlo de escoamento da água 
Pita de corrosio • eroslo 
-------- ~-------
Parede de um tubo 
Superfície 
metálico 
inicial 
FIGURA 4.1. Representação esquemática dos defeitos causados por corrosão-erosão 
na parede de um tubo. 
A maioria dos metais e ligas são susceptíveis a danos por corrosão-erosão. Metais 
que são resistentes à corrosão, como aços inoxidáveis, ligas de alumínio e outras li-
gas que de~ndem de uma película superficial para sua proteção, também sofrem 
corrosão-erosão quando a película é danificada ou gasta nos meios em escoamento. 
Uma vez que a corrosão está envolvida neste processo, fatores tais como disponibi-
lidade de oxigênio, dissolução do metal, formação de produtos de corrosão sólidos e 
outros que influenciam a corrosão também exercem uma influência similar em pre-
sença do desgàste,.não sendo discutidos. São discutidos apenas aspectos pertinentes 
à corrosão-erosão. · 
A natureza e propriedades da película passiva influenciam até certo ponto a velo-
cidade de ataque: Uma película compacta, densa, aderente e contínua fornece me-
, lhor proteção que uma que é facilmente removida por meios mecânicos. Por exem-
plo, a corrosão do alumínio aumenta com a velocidade de escoamento do ácido ní-
trico fumegante a 42ºC, mas a velocidade de corrosão do aço inoxidável AISI 347 
diminui. Isto foi atribuído à remoção da película de nitrato de alumínio a vel9.~da-
des intermediárias e remoção da película de Ah03 a velocidades mais altasllJ. O 
aço inoxidável, por outro.lado, reage com ácido nítrico fumegante estagnado, for-
104 
.~ . 
mando o ácido nitroso que a velocidades mais altas é arrastado, portanto, diflcul• 
tando o ataque. Observou-se que o cobre é mais atacado que o latão em cloreto de 
sódio em escoamento, contendo oxigênio. A resistência do latão foi atribuída à 
maior estabilidade de CuO cinza-escuro que se forma sobre ele, quando comparado 
com o CuC12 amarelo-castanho que se forma sobre o cobreC2). Metais como titânio 
e tântalo, que passivam rapidamente e, portanto, recuperam a película superficial 
danificada, são mais resistentes que cobre, latões, chumbo e alguns aços inoxidáveis. 
A velocidade do meio influencia fortemente os mecanismos da reação de corro· 
são. Se a solução contém partículas sólidas, os efeitos do desgaste mecânico são 
maiores a velocidades maiores. Portanto, o ataque por corrosão-erosão aumenta 
com a velocidade do meio. Em muitos casos tem-se observado que o efeito da velo• 
cidade sobre o dano ~ nulo até se atingir uma velocidade crítica, após o que o ata· 
que toma-se rápido(2), O aumento da velocidade pode aumentar a corrosão-erosão, 
seja por influenciar o mecanismo de corrosão ou por aumentar o suprimento de oxi· 
gênio, C02 , H2 S e outros gases dissolvidos ou, em alguns casos, diminuir o ataque 
por aumentar a efetividade de inibidores adicionados ao fluido. A figura 4.2 mostra 
esquematicamente a influência da velocidade do ácido nítrico fumegante sobre a 
corrosão-erosão do aço inoxidáve1(2). Condições de escoamento turbulento podem 
também aumentar as falhas por corrosão-erosão, porque a turbulência resulta em 
maior agitação do líquido na superfície metálica, tomando o contato entre o meio.e 
o metal mais íntimo. 
Velocidade de Escoamento 
FIGURA 4.2. Influência da velocidade de escoamento do ácido nítrico fumegante 
sobre a co"osão-erosão do aço inoxidável(2). 
Prevenção 
A corrosão-erosão pode ser controlada utilizando-se materiais mais resistentes a 
esta forma de ataque, como já mencionado; os fatores que controlam a corrosão· 
erosão são muitos e dependem do caso específico - a escolha do metal depende das 
condições do meio em escoamento, tais como composição química, temperatura, 
velocidade, presença de impurezas em suspensão e assim por diante. A corrosão• 
105 
erosão pode ser controlada variando-se a geometria do sistema de forma a reduzir a 
velocidade e assegurar um escoamento laminar. Inibidores podem também ser adi-
cionados ao fluido para controlar a corrosão-erosão. 
4.3. ATAQUE POR COLISÃO 
O ataque por colisão é considetado uma forma de corrosão-erosão, e é atribuído 
à colisão de fluidos contra superfícies metálicas. Este tipo de ataque tem sido obser-
vado em tubos de ebulidores e tubos de condensadores, através dos quais a água se 
move com altas velocidades. O ataque é observado predominantemente em curvatu-
ras nos tubos, onde a água é forçada a mudar de direção. Palhetas de turbinas deva-
por e peças na forma de T são outros exemplos em que as condições de colisão exis-
tem. 
O ataque por colisão é acentuado na presença de bolhas de gás e sólidos no lí-
quido em movimento. O impacto de bolhas de ar é o provável causador de danos em 
películas superficiais sobre metais, o dano sendo atribuído à baixa elasticidade dos óxi-
dos. O ataque por colisão tem também sido explicado como conseqüência da que-
bra de bolhas grandes em um grande número de bolhas muito pequenas, est~s últi-
mas carregando partículas da película superficial e, portanto, causando o dano. A 
quebra de bolhas grandes em váriasbolhas muito pequenas resulta em um grande 
aumento na energia da interface. A redução conseqüente na energia interfacial é 
atingida se as pequenas bolhas arrastarem partículas sólidas: Campbell estudou o 
ataque por colisão com a ajuda de cinematografia e observou que o impacto das bo-
lhas de ar removiam a película protetoraC3). A presença de nitrogênio em água do 
mar produz efeitos similares aos da presença de bolhas de ar. Acredíta-se que a água 
desaerada não produz ataque. 
Em sistemas refrige;ados a água, a presença de bolhas de ar causa ·ataque por coli-
são. Bengough e Mayl4) propuseram a seguinte explicação: a camada de água quase 
estática, adjacente à superfície metálica, previne a colisão da água; mas as bolhas de 
ar, quando· acima de um certo. tamanho crítico (i.é ., mais espessas que a camada es-
tática), colidem sobre a superfície metálica e resultam na remoção posterior da pelí-
cula de óxido. O ataque por colisão tem sido observado também em sistemas nos 
qÚais a água desaerada escoa a velocidades muito altas. . 
Durante ataque por colisão, a corrosão localizada começa em regiões onde o óxi-
do foi removido, e as regiões vizinhas agem como cátodos para redução do oxigênio 
dissolvido; a concentração deste geralmente é alta em fluidos que se movem rapida-
mente. O ataque por colisão· freqüentemente ocorre em regiões de defeitos, levan-
do posteriormente a regiões corroídas com formato de ferradura (vide figura 4.3). 
Prevenção 
Alguns dos métodos utilizados para controlar o ataque por colisão são: 
1. reduzir, se possível, o tamanho das bolhas de ar em colisão; 
2. usar ligas que oxidam rapidamente, formando uma nova película protetora 
sobre regiões onde o óxido tenha sido danificado. Por exemplo: com a adição 
106 
Direção de escoamento da água 
-
Secção 
Planta 
FIGURA 4.3. Representação esquemática de ataque por colisão. 
de 2% de alumínio ao latão para formar latão-alumínio, e a adição de 1-2% de 
ferro às ligas níquel-cobre, têm-se observado melhores resistências destas ligas 
ao ataque por colisão. Encontraram-se casos nos quais bronzes contendo de 10· 
12 5% de estanho tiveram sua resistência melhorada; 
3. reduzir a temperatura do fluido, e também, se possível, a velocidade do flui-
cto (vide tabela 4.1); 
4. projeto adequado de componentes; . . _ 
5. sedimentação e filtração dos fluidos para remover sólidos em suspensao; e 
6. aplicar revestimentos para produzir uma barreira resistente entre o metal e o 
meio. 
TABELA4.l. Taxa de co"osaõ de alguns materiais metálicos em água do mar para várias 
velocidades de escoamento (gm-2 d-1 x 102) (2) 
VELOCIDADES 
MATERIAIS METÁLICOS 30,5 cm s·1 122 cm s·1 823 cm s·1 
Aço carbono 3,4 7,2 25,4 
Ferro fundido 4,5 
-
27,0 
Bronze silicioso OJ 0,2 34,3 
Bronze aluminoso (10%Al) 0,5 - 23,6 
Cu-10 Ni-0,8 Fe 0,5 - 9,9 
Cu-30 Ni-0,05 Fe 0,2 - 19,9 
Cu-30 Ni-0,5 Fe < 0,1 < 0,1 3,9 
Monel < 0,1 < 0,1 0,4 
Aço inoxidável 0,1 o < 0,1 
Hastelloy C < 0,1 - 0,3 
Titânio o - o 
107 
4.4. CORROSÃO POR CAVITAÇÃO 
4.4.1. Introdução 
Dano por cavitação é urna fonna de corrosão-erosão de superfícies metálicas, 
associada ao colapso de bolhas de vapor ou "cavidades"em líquidos em rápido 
movimento. Danos por cavitação ocorrem em turbinas hidráulicas, propulsores 
de navios e outra~ superfícies onde se observam fluxo de líquido a alta veloci-
dade e variações de pressão. Geralmente, quando água escoa rapidamente atra-
vés de um tubo constrito localmente, ela toma-se leitosa nesta região e até um 
certo ponto após a constrição, devido à fonnação de cavidades causadas por varia-
ções repentinas nas condições de fluxo. Estas cavidades fonnam-se, na água, quando 
as forças de tensão excedem as forças coesivas da água. Estas cavidades têm uma 
vida muito curta, e o seu colapso ocorre extremamente rápido (em um microsse-
gundo), o que produz uma aceleração muito rápida no líquido em volta das cavida-
des. Durante o encontro ou colisão das paredes da cavidade, uma onda de choque 
violenta é liberada, suficientemente alta para produzir danos sobre qualquer super-
fície próxima a ela. Cálculos têm mostrado que cavidades em colapso produzem 
ondas de choque com pressões tão altas quanto 1.5 GN/m2 , como detenninado 
pelas técnicas fotoelásticasO). Forças tão altas quanto estas podem produzir defor· 
mação plástica em muitos metais. A ação devida ao colapso de até dois milhões de 
cavidades por segundo sobre uma pequena região pode criar um dano visível em um 
curto espaço de tempo. Tem-se observado que o alumínio puro é severamente 
danificado; o dano aparece em fonna de pites, em uns poucos minutos(l ). Ma-
teriais não-metálicos, como baquelita, também são afetados, e foram observados 
danos por cavitação em metais em líquidos nã'o-corrosivos, como parafina. O 
aspecto do dano por cavitação é um pouco similar ao fonnado por pites, exceto que 
as áreas com pites devido à cavitação são pequenas e próximas umas das outras, e a . 
superfície é consideravelmente rugosa. · 
Atribui-se dano por cavitação a ambos efeitos, de corrosão e mecânicos. No pri-
meiro, é assumido que as cavidades em colapso destroem as películas superficiais 
· 108 
Meio 1 /quido 
Etapa 4 
Colapso de 
cavidade 
---/: ~ ----
-_,,,'!-"• ---: 
Óxido Etapa 2 
Etapa 5 
Etapa 3 
Etapa 6 
FIGURA 4.4. Representação esquemática de várias etapas da cavitação. 
protetoras, o que resulta em corrosão acelerada. O mecanismo é mostrado esquema-
ticamente na figura 4.4. A cavidade fonna-se sobre uma película protetora; a cavida-
de se quebra e o choque que a acompanha de~trói a película; a superfície metálica, 
novamente exposta, corrói e fonna uma nova película protetora; novas bolhas for-
mam-se no mesmo local; as bolhas novamente quebram-se e destróem a película for-
mada; o metal novamente exposto corrói, fonnando nova película e, em seguida, o 
processo se repete. Para o dano ocorrer, o metal na-o necessita formar urna película 
pois as forças liberadas durante o colapso são suficientemente altas para arrancar o 
metal da superfície. . 
4.4.2. Fatores que Influenciam o Dano por Cavitação 
A extensão do dano por cavitação depende de: 
1. O meio fluido 
a. O teor de ar: O teor de ar (disperso, não dissolvido), que varia de um líquido 
para outro, influencia os efeitos de cavitação. Testes de laboratório têm mos-
trado que é difícil produzir cavitação em água a altas pressões, e contendo ar 
disperso. 
b. Temperatura do fluido: A temperatura do fluido influencia a cavitação, mas 
de uma maneira complexa. Na água, o dano por cavitação aumenta com a tem-
peratura até 50°C, e esta influência tem sido atribuída ao colapso máis forte 
das cavidades. Acima de 50ºC, diminui o dano. · 
c. Natureza do Uquido: Constatou-se que a extensão do ataque por cavitação em 
líquidos não iônicos, tais como tolueno, é menor que em água, e isto vem 
sendo atribuído à influência da pressão de vapor do líquido. 
2. O material 
Materiais com alta dureza e alto limite de resistência à tração são conhecidos co-
mo re.sistentes à defonnação e erosão, devido aos colapsos das cavidades em suas 
proximidades. 
4.4.3. Prevenção do Dàno por Cavitação 
1. O dano por cavitação pode ser reduzido variando-se o projeto a fim de mini-
mizar as diferenças de pressão hidrodinâmicas em processos com fluidos. 
Superfícies de baixa rugosidade reduzem o dano, devido ao fato de não prove-
rem regiões para as cavidades se situarem. 
2. Injeção de bolhas de ar em fluidos previnem efetivamente a cavitação, devido 
ao efeito de amortecimento, após a quebra das cavidades. 
3. Aumento na temperatura do fluido ( onde possível), acima de 50ºC, diminui 
o dano. 
4. A adição de inibidores a sistemas de circulação fechados diminui a intensidade 
do ataque. Bicromato de sódio, nitretos e fosfatos são usados como inibido-
res. 
5.O dano por cavitação pode ser reduzido usando-se materiais com maior dure-
za e limite de resistência à tração. Estelitas (ligas de Co, Cr e W) com durezas 
109 
muito altas têm sido observadas resistir ao dano por cavitação. Aços inoxidáveis 
austeníticos também têm sido usados efetivamente. Materiais tais como bor-
rachas e elastômeros, que possuem alta resiliêncja, também pode~ ser usa~os. 
6. Proteção catódica de um sistema pode ser empr~gada para reduz_u_ os ef~1~os 
da cavitação. A formação de bolhas de hidrogeruo sobre a superflcie metáhca 
ajuda a amortecer as ondas de choque, produzidas durante o processo. 
4 .5. CORROSÃO POR ATRITO 
4.5.1. Introdução 
A corrosão por atrito corresponde ao dano que ocorre na interface_ent!e. duas su_-
perfícies sobre as quais existe uma carga, sujeitas a leve movimento oscilatono de bai-
xa amplitude. O termo desgaste por atrito é usado freqüentemente para descre~e~ o 
desgaste, enquanto o termo corrosão por atrito é usado quando uma das super~1c1es, 
ou o produto do desgaste, sofre oxidação. Essencialmente, :ste é um c~~ especial de 
corrosão-erosão que ocorre em presença da atmosfera, e nao sob condi_çoes aquosas. 
A corrosão por atrito aparece como pites ou ranhu_ras no _me~al envolvt?o pelos pro-
dutos de oxidação, e tem sido observada em muitas maqumas que vtbram, ~artes 
automotivas, componentes de motores, montagens ~e para~sos e o~tr~s. ~ase _to-
dos os materiais estão propensos a corrosão por atnto. D01s dos ynncip:31s pr?ble-
mas causados pela corrosão por atrito são: (a) perda, de acuracidade dimensional 
de componentes bem ajustados e (b) redução da resistên~ia à fadiga ~o~ compo-
nentes das máquinas, devido ao desenvolvimento de fmas tnncas superficiais. 
Basicamente, para ocorrer a corrosão por atrito, as interfaces dev~~ estar S?b 
pressão, deve haver movimento relativo repetido entre as d~~ superficies e , fi~al-
mente, tanto a carga como o movimento relativo das supe.rf1cies dev~m ser sufici~n-
tes para produzir deslizamentos ou deformação superficial. O movtmento relativo 
necessário para produzir corrosão por atrito é extre_mamente pe~~eno, e ~esloca-
mentos da ordem de 10-s cm causam danos por atnto. É necessar10 tambem mo-
vimento relativo, mas não movimento contínuo. A figura 4.5 ilustra esquemati-
camente a corrosão por atrito . 
Movimento oscilatõrlo 
... . 
t 
Re11lões de danos 
t 
FIGURA 4.5. Representação esquemática de co"osão por atrito. 
110 
4.5.2. Fatores que Influenciam o Desgaste por Atrito e a Corrosão por 
Atrito 
1. Atmosfera: O desgaste por atrito ocorre freqüentemente em atmosferas iner-
tes e em vácuo. Se os produtos do desgaste por atrito oxidam em ar, o dano é 
. mais severo. A umidade relativa também afeta o grau de desgaste. 
2. Temperatura: Em presença de oxigênio no meio, o dano por atrito é maior a 
baixas temperaturas ambientais. A temperaturas mais elevadas, o dano causa-
do pelo atrito diminui, devido à formação de um tipo diferente de óxido , 
que produz menos atrito entre as superfícies(S). 
3. Outros [a/ores: O dano por atrito aumenta linearmente com a CARGA, AM-
PLITUDE DE ESCORREGAMENTO e FREQ00NCIA, até um certo valor. 
No caso do aço, acima de lOHz, o dano causado pelo atrito diminui com a 
freqüência. Geralmente um aumento na dureza superficial leva à redução no 
dano causado pelo atrito à temperatura ambiente. As figuras 4.6a a 4.6e de-
monstram e~uematicamente a influência de vários fatores sobre este tipo de 
ataque. 
. 
"O 
"E 
! 
o 
~ 
COl'fCI 
Q 
8. 
.. 
" 
" l 
o 
e 
.. 
e 
Para amplitude de : 
0,23mm 
0,1mm 
Freqüência 
Q 
8. Aço em 
.. 
" .. 
" ! 
o 
e 
.. 
e 
Deslocamento Número de ciclo. 
Q 
~ 8. .. " .. 'E ! o li e 
Umidade relativa 
FIGURA 4.6. Influência de vários fatores sobre os danos causados pelo atrito. 
4.5.3. Mecanismos de Corrosão por Atrito 
A corrosão por atrito consiste de vários eventos que assumem um maior ou me-
nor valor, dependendo da natureza precisa da operação, materiais e meio. Distinta-
mente do desgaste por deslizamento normal, o desgaste por atrito é associado com 
o movimento oscilatório leve. O dano produzido é, dessa forma, altamente lo-
111 
calizado, e os produtos do desgaste pelo atrito permanecem presos na zona de frlc· 
çlo. Não há uma teoria única, ou mecanismo para explicar todas as observações fei-
tas até esta data. Entretanto, os dois principais mecanismos propostos para corrosão 
por atrito são as teorias "desgaste-oxidação" e "oxidação-desgaste", ilustradas es-
quematicamente nas figuras 4.7a e 4.7b. A teoria desgaste-oxidação é baseada no 
conceito de que ocorre uma soldagem a frio entre as superfícies metálicas sob carga 
e, durante o movimento relativo posterior, estes pontos de contato são rompidos e 
fragmentos metálicos são removidos, os quais imediatamente oxidam. Este processo 
repete-se continuamente, resultando na perda de metal e acumulação de fragmentos 
de óxido. Na teoria oxidação-desgaste, a hipótese básica é que as superfícies metáli-
cas são protegidas da oxidação pela presença de camadas de óxidos aderentes e, sob 
condições de movimento relativo repetido, esta camada de óxido rompe-se em pon-
tos altos (vide figura 4.7b) resultando em fragmentos de óxido. O metal exposto no-
vamente oxida, e o processo repete-se. Ambas as teorias levam à mesma conclusão, · 
ou seja: há formação de fragmentos de óxido e as superfícies metálicas deterioram. 
Algumas evidências sugerem a operação simultânea de ambos os mecanismos. 
Antes 
Após 
1 . 1 Partículas 
~ ~~adH 
Pontos ---r:1· · / de . 
oonteto 
(a) 
Camada 
de 
óxido 
Antes 
60 
Após 
Part;culas ~ 
de '-. ......_ 
óxido~---._: 
Metal · . 
u:palto 
(b) 
FIGURA 4. 7. flustração esquemática das teorias de co"osão por atrito: 
(a) desgaste-oxidação e (b) oxidação-desgaste. 
Teorias mais recentes enfatizam as mudanças no mecanismo de corrosão por 
atrito, isto é, a fo~e influência da adesão e~tre_ as superfí~ies nos ,:stágios ini~iaii e 
a corrosão sob fadiga como um fator contnbumte na desmtegraçao do matenal( ). 
Os estágios posteriores aos danos causados pelo atrito são também explicados em 
termos de um processo de microfadiga. 
4.5.4. Prevenção de Corrosão por Atrito 
A corrosão por atrito pode ser minimizada ou praticamente eliminada em muitos 
casos, aplicando-se uma ou mais das seguintes medidas: 
l. Eliminando o escorregamento entre as superfícies por aumento da carga. 
112 
2. Interpondo-se uma fina folha de plástico, para absorver a vibração e excluir o 
oxigênio na interface. 
3. Usando-se lubrificantes com baixa viscosidade, óleos de alta tenacidade e gra-
xas, para reduzir o atrito e excluir o oxigênio. 
4. Aumentando-se a dureza de uma ou de ambas as superfícies em contato. 
5. Diminuindo-se a carga na interface. 
6. Aumentando-se a amplitude, se o escorregamento relativo entre os compo-
nentes é inevitável. 
· 4.5.5. Fadiga por Atrito 
As condições que favorecem o desgaste pelo atrito também favorecem a fadiga 
do m~t~ _e a formação ?~ trincas por fadiga. Trincas causadas por fadiga geralmen-
te ~ miciam em superf~cies onde ocorre o desgaste por atrito. A susceptibilidade à 
fadiga pode ser reduzida, evitando-se escorregamento, através de projetos ade-
quados de componentes. Tratamentos superficiais, tais como endurecimento su-
perficial dos aços e nitretação, introduzem tensões de compressão que inibem a 
propagação da~ trincas~· conseqüentemente, as falhas por fadiga causadas pelo des-
gaste. Superfícies revestidas com PTFE reduzem efetivamente o coeficiente de atri-
to sob condições de baixa pressão superficial e baixas amplitudes de escorregamen-
to. 
Para informações adicionais sobre corrosão e danos causados por atrito o leitor 
deve consultar a referência(?)_ ' 
4.6. CORROSÃO SOBFADIGA 
4.6.1. Introdução 
Freqüentemente podem ser encontrados componentes num estado em utiliza-
ção tensionado. As tensões podem ser constantes, unidirecionadas, de torção, de 
curvamento ou cíclica. As tensões cíclicas em componentes metálicos podem levar à 
sua fratura como resultado da tendência conhecida como fadiga. Usualmente a falha 
por fadiga ocorre a níveis de tensão abaixo do limite de escoamento do material e 
após muitas aplicações de tensões. A figura 4.8 ilustra, esquematicamente, uma 
FIGURA4.8 
Ilustração esque-
mática de uma 
fratura típica por 
fadiga. 
Região lisa 
Região rugosa 
113 
fratura típica por fadiga. A superfície da fratura mostra uma região grande e lisa e 
outra região menor e mais rugosa. A área lisa é conseqüência da ação das tensões cí-
clicas sobre a trinca causada por fadiga, que se propaga através do metal. A trinca 
propaga até a área de seção transversal do metal ser reduzida ao ponto onde o limi-
te de resistência do metal é excedido, e então ocorre rapidamente a fratura frágil, 
dando origem à parte rugosa da superfície da fratura. 
4.6.2. Limite de Fadiga e Limite de Resistência à Fadiga 
Na prática tem sido observado que para a maioria dos aços, e outros metais ferro-
sos sujeitos a tensões cíclicas, o tempo para a fratura, ou a vida de fadiga, é usual-
mente independente da tensão, a baixos níveis de tensão. Se a tensão for acima de 
um certo valor chamado limite de fadiga, ocorrerá falha, enquanto que se a tensão for 
abaixo do limite de fadiga, a vida do componente será indefinidamente longa. Me-
tais não-ferrosos, tais como alumínio e magnésio , não possuem um limite de fadiga. 
A figura 4.9 mostra esquematicamente o comportamento de fadiga dos metais fer-
rosos e não-ferrosos. 
Aços 
Metais 
1a4 
Número de ciclos para a fratura 
Limita de 
fadiga 
\ 
FIGURA 4.9. Ilustração 
esquemática do compor· 
/llmento de fadiga dos me-
tais fe"osos e ntlo-f erros os. 
Em presença de um líquido corrosivo, a situação é diferente. Há uma redução na 
resistência à fadiga. O ataque preferencial do metal ocorre mesmo abaixo do limite 
de fadiga,. indicando que não há faixa de tensão segura dentro da qual a vida do 
componente é infinita. É, portanto, conveniente detenninar-se um valor de tensão 
crítica, abaixo do qual o material suportará alguns números de ciclos especificados 
(definidos arbitrariamente como 5 x 107 ciclos). Este valor de tensão crítica é 
chamado "limite de resistência à fadiga". A figura 4.10 mostra esquematicamen-
te o efeito das tensões cíclicas com e sem corrosão. Os limites de resistência à fadiga 
de uns poucos materiais são mostrados na tabela .4.2, baseada no trabalho de 
McAdam(8). Pode ser observado que em ar o limite de resistência à fadiga cai bem 
abaixo do limite de resistência à tração máxima, e em água é ainda mais baixo. 
Uma superfície com fratura resultante da corrosão sob fadiga usualmente apre-
senta uma grande área coberta com produtos de cqrrosão, e uma área rugosa menor, 
resultante de fratura frágil final como é mostrado na figura 4.11. 
114 
FIGURA 4.10. flustração 
esquemática do efeito de 
tensões cíclicas com e sem 
co"osão. 
FIGURA 4.11. Ilustração 
esquemática de uma fratu-
ra típica da corrosão sob 
fadiga. 
Fadiga sem corrosão 
Limite de fadiga 
Logaritmo de números de ciclos 
Região rugosa 
TABELA 4.2. Efeito da co"o/Jão sobre a resistência à fadiga 
LIMITE DE RE- LIMITE DE RESISTÊNCIA ~FADIGA 
MATERIAL SISTÊNCIA (aproximadamente 5 x 10 ciclos) 
MNm"2 MNm"2 
AI Água doce Água do mar 
Aço Carbono (0,16%C) 461,5 252,0 140,2 63,0 
Aço Carbono (1,09%C) 727,7 281,l 148,1 -
Aço Ni-Cr (l,5Ni, 0,73 Cr, 
0,28 C) 976,5 477,2 113,4 97,7 
Aço inoxidável (14,5 Cr, 
0,23 Ni, 0,38 C) 661,5 365,4 252,0 252,0 
Monel recozido 574,9 252,0 182,7 196,0 
Níquel 535,5 233,1 163,8 -
Duralumínio 488,3 122,9 70,9 56,7 
Bronze aluminoso 633,2 228,4 176,4 154,4 
Cobre recozido 214,2 66,2 . 70,9 -
115 
4.6.3. Modos de Tensão 
Um componente metálico pode sofrer fadiga ou corrosão sob fadiga (se imerso 
em um meio corrosivo) devido a variações periódicas na tensão, de acordo com 
qualquer um·dos seguintes modos: 
1. Tensão alternante: A tensão alterna, em sinal, entre um valor de tensão positi-
vo, e um valor de compressão negativo (vide figura 4.12a). 
2. Tensão reversa: Este é um caso especial de alternância no modo de tensão, on-
de o máximo e o mínimo são iguais, mas de sinal oposto (vide figura 4.12b). 
3. Tensão pulsante: Representa uma variação cíclica na tensão sem mudança de 
sinal (Vide figura 4.12c). 
4. Tensão repetitiva: Este é um caso especial de flutuação no modo de tensão, 
em que o valor extremo de tensão é zero (vide figura 4.12d). 
+ 
(a) (b) 
(e) (d) 
FIGURA 4.12. Representação esquemática de diferentes modos 
de variação periódica na tensão. 
4.6.4. Fatores que Influenciam a Corrosão sob Fadiga 
4.6.4.1. O Meio 
O meio influencia fortemente o comportamento de corrosão sob fadiga. Metais 
que são normalmente resistentes à corrosão na maioria dos meios, na ausência de 
tensões estão freqüentemente sujeitos à corrosão· sob fadiga, em conseqüência do 
dano na película protetora. Alumínio, por exemplo, na ausência de tensão é resisten-
te à corrosão em atmosfera normal por causa de sua película de óxido protetora. 
Em um teste de fadiga, entretanto, a película de óxido sobre alumfuio é continua-
mente rompida e o metal base continuamente exposto. A maioria dos ?xidos super-
116 
ficiais que provêem adequada resistência à corrosão a seus metais base não são plásti-
cos e possuem um alto módulo elástico. As defonnações produzidas durante tensões 
cíclicas dão origem a altas tensões na película de óxido, às vezes maior que a resis· 
tência do óxido. Devido também ao contato íntimo entre o óxido e o metal, a pelí-
cula fratura em numerosos pontos. O ar tem sido também considerado como um 
meio corrosivo na corrosão sob fadiga(9). Limites de resistência à fadiga para nume-
rosos metais não-ferrosos são dados como 25% maiores em vácuo parcial do que 
em ar(8,10). O oxigênio é considerado o principal constituinte corrosivo do ar 
para alguns metais e o vapor de água para outros. Por exemplo: vapor de água 
tem pouca influência sobre a vida de fadiga do cobre(ll,12). No caso do alu-
mínio e suas ligas, o vapor de água tem sid~ estabelecido como o principal consti-
tuinte corrosivo do ar(13). 
O teor de oxigênio também influencia a corrosão sob fadiga. Por exemplo, aço 
doce fadigado em água desaerada apresenta limite de fadiga igual ao do aço doce fa. 
digado em ar, indicando que o oxigênio dissolvido é que causa a diminuição no limi-
te de fadiga das amostras em soluções aeradaJ)4). Outros fatores pertinentes ao meio 
que influenciam a corrosão sob fadiga são composição, temperatura e pH. Meios 
aquosos nos quais a corrosão sob fadiga geralmente tem sido observada são 
águas naturais, água do mar, água em ebulição, e vapor de fluidos lubrificantes. A in-
fluência global da composição do meio sobre o limite de fadiga pode ser vista na 
tabela 4.2. 
4.6.4.2. Freqüência 
A resistência da maioria dos metais à fadiga ou corrosão sob fadiga é determina-
da através de testes. Em testes de laboratório aumenta-se a freqüência, para reduzir 
a duração do teste. Esta freqüência cíclica de tensão tem somente uma pequena 
influência sobre a resistência à fadiga. Entretanto este fator tem uma influência 
considerável sobre a resistência à corrosão sob fadiga. A corrosão sob fadiga é mais 
pronunciada a baixas freqüências de tensão, porque a baixos níveis de freqüência o 
tempo de contato entre, o metal e o meio corrosivo é maior. Dessa fonna, para ava-
liar a resistência à corrosão sob fadiga, é importante realizar testes sob condições 
idênticas àquelas encontradas na prática. A figura 4.13 mostra curvastípicas de cor-
rosão sob fadiga, ilustrando a influência do número de ciclos necessários para pro-
duzir fratura em aço inoxidável em diferentes faixas de tensão(8). 
4.6.5. Trincas Causadas pela Corrosão sob Fadiga 
Trincas causadas pela corrosão sob fadiga são geralmente independentes da mi-
croestrutura do metal e são transgranulares. Algumas vezes, as trincas exibem uma 
natureza serrilhada, particularmente se linhas de escorregamento estão presentes nos 
grãos. As trincas causadas por corrosão sob fadiga seguem as linhas de escorrega-
mento até uma certa extensão e então pulam para a próxima linha, seguindo a dire· 
ção geral da trinca. Outra característica da falha por corrosão sob fadiga é o grande 
número de trincas em adição à trinca onde a falha ocorreu. Em sistemas em que as 
tensões são uniaxiais, as trincas são paralelas umas às outras e perpendiculares à di· 
117 
Logaritmo do número de ciclos 
FIGURA 4.13. Curvas típicas de co"osão sob fadiga, ilustrando a 
influência do número de ciclos necessários para 
produzir fratura em aço inoxidável 
com 13% c,710). 
-
' 
i } 1 1 u ~ -) 1 Eixo de tensão 
(a) Tensões uniaxíaís 
0 
' 
X;pY ~ ~ p Eixo de torção 
(b) Tensões de torção 
FIGURA 4.14. ilustração esquemática de trincas causadas por corrosão sob fadiga. 
reção de tensão (vide figura 4.14). Se as tensões são de torção, grupos de trincas 
emanam de um ponto na forma de estrela ou cruz, com os eixos a aproximadamen-
te 45<? em relação ao eixo de torção. No caso de tubos condutores de vapor, nos 
quais as falhas ocorrem devido a tensões térmicas, as trincas são paralelas e circunfe-
renciais, freqüentemente com wn segundo con3unto de trincas em ângulos retos 
com o primeiro. 
Em algumas ligas de alumínio tratadas tennicamente e em quase todas as ligas de 
chumbo, sob condições de corrosão sob fadiga, têm sido observadas trincas inter-
granulares. 
118 
4.6.6. Mecanismo de Corrosão sob Fadiga 
A corrosão sob fadiga freqüentemente ocorre em meios que produzem ataque 
por pites. Ambos, corrosão sob fadiga e pites, têm certas características em comum. 
Em ambas, uma grande parte do metal permanece inalterada, enquanto o ataque 
é altamente localizado. O mecanismo de corrosão sob fadiga nll'o tem sido estu-
dado em detalhes, no entanto a causa para este tipo de ataque tem sido qualita· 
tivamente entendida. A explicação mais amplamente aceita é baseada na concentra-
ção de tensão, proposta por Simnad para explicar o comportamento do fio de aço 
sujeito a tensões alternadas, primeiro · em solução KCl por diferentes períodos, 
sendo seco e em seguida novamente submetido a tensões alternadas na ausência 
de agentes corrosivos até a fratura ocorre~lS). De acordo com Simnad, no início a 
corrosão produz um número de pites hemisféricos rugosos sobre a superfície. Se um 
dos pites, devido a algumas peculiaridades, é mais pontiagudo na base que seus vizi-
nhos, a intensificação da tensão na base deste pite é maior. A tensão distorce a pelí-
cula protetora e torna o metal-base anódico, enquanto a superfície, deáreamaior, 
torna-se o cátodo. Conseqüentemente as diferenças na força eletromotriz dentro 
deste pite particular são maiores que em outros pites, e a corrosão é estimulada na 
sua base. Eventualmente, uma vez tendo começado, este pite particular desen-
volve-se para dentro do metal, como uma trinca. Com o tempo, quando a trinca 
torna-se muito aguda, o aumento na resistência da solução entre o ânodo e o cátodo 
torna-se mais importante que a diferença na força eletromotriz, conseqüentemen-
te a velocidade de propagação desta primeira trinca diminui, outros pites desenvol-
vem-se e fonnam-se outras trincas. A falha final do componente ocorre quando a con-
centração de tensão em uma trinca isolada é maior que o limite de escoamento do 
metal, e a fratura é puramente mecânica. 
4.6.7. Testes de Corrosão sob Fadiga 
Existem vários equipamentos apropriados para realizar testes de fadiga. As ten-
sões alternadas podem ser aplicadas de diversas formas. Alguns equipamentos são 
também úteis para testar varetas, fios, barras e outras formas de amostras. Na maio-
ria dos equipamentos as tensões variam em tomo de uma tensão zero como valor 
médio. As condições mais severas são geradas em testes em que o valor médio é de ten-
são. Muitos destes equipamentos têm sido adaptados para testar a corrosão sob fa-
diga, direcionando a névoa salina ou o v~por de água sobre a amostra. Para maiores 
detalhes vide capítulo 8 e referências(8, 16). Os dois principais procedimentos de 
teste são os testes de um e dois estágios. No .primeiro, a corrosão sob fadiga conti· 
nua até fratura e, no de dois estágios, a corrosão sob fadiga é interrompida após um 
número definido de ciclos estimando-se a resistência residua1(8). · 
4.6.8. Prevenção da Corrosão sob Fadiga 
A corrosão sob fadiga pode ser prevenida por vários métodos: 
1. Projeto adequado de componentes ajuda a combater a corrosão. Deve-se evi-
tar entalhes e portanto a estagnação de fluido, assim como a acessibilidade do 
ar e outros meios corrosivos. 
119 
2. Uso de materiais mais resistentes à corrosão, como monel e aço inoxidável ao 
invés de aço carbono comum. No caso de componentes de máquinas expostos 
à vibração, a uma freqüência próxima a seu "período natural", a falha devido 
a efeitos de ressonância pode ser evitada selecionando-se um material com 
uma capacidade de amortecimento mais alta. 
3. A redução de tensão sobre os componentes ajuda a eliminar a corrosão sob fadi-
ga. Tratamentos térmicos aliviadores de tensões, ou a introdução de tensões de 
compressão também reduzem a corrosão sob fadiga sobre a superfície. A últi-
ma pode ser atingida por meios quúnicos como cementação ou nitretação, 
por meios mecânicos como laminação a quente, ou por condicionamento su-
perficial por bombardeio com partículas duríssimas. 
4. A eletrodeposição de metais, como zinco sobre aço doce, melhora o limite 
de resistência à fadiga(I 7). Revestimentos de cromo, níquel, cobre e outros me-
tais têm também sido usados para proteção. Técnicas de revestimento que não 
induzem tensões de tração no revestimento nem carregam o metal base com 
hidrogênio devem ser escolhidas. 
5. Revestimentos orgânicos tais como pinturas e resinas para aço doce também 
são usados para fornecer proteção. 
6. Proteção catódica e anódica dos componentes de aço em condições de corro-
são sob fadiga aumenta o limite de resistência à fadiga. 
7. Inibidores químicos da corrosão são também efetivos em reduzir ou eliminar 
os efeitos da corrosão sob fadiga. 
4.7. CORROSÃO SOB TENSÃO FRATURANTE (CSTF) 
4.7.1. Introdução 
Uma das mais comuns e perigosas formas de corrosão conjunta ocorre devido 
aos efeitos combinados da tensão estática e da corrosão. Vários materiais falham 
espontaneamente em conseqüência da influência combinada destes dois fatores, 
e esta forma de falha é chamada "corrosão sob tensão fraturante". Quando os 
componentes metálicos sofrem. corrosão geral, ocorre uma redução drástica na área 
que suporta a carga. Entretanto a corrosão sob tensão fraturante ocorre freqüente-
mente sem indicação macroscópica de uma fratura iminente, porque muitas trincas 
intergranulares ou transgranulares desenvolvem-se com quase nenhuma evidência · 
de produtos de corrosão. As trincas geralmente desenvolvem-se sem deformação 
plástica macroscop1ca dos materiais e têm as características de uma fratura 
frágil, embora a velocidade de propagação das trincas por fratura frágil seja muito 
maior que no caso das trincas por corrosão sob tensão fraturante . Os materiais que 
geralmente falham devido à corrosão sob tensão fraturante são normalmente dúc-
teis, e as trincas ocorrem em presença de um tipo específico de meio, uma tensão 
de tração de um certo valor e, usualmente, uma condição metalúrgica específica 
como composiçãoda liga e/ou estrutura. Muitos materiais em um estado tensionado 
são susceptíveis à corrosão sob tensão fraturante; alguns exemplos típicos são: la-
120 
5 
3 
2 
Aços lnoxidáveis 
1 tipo 304 • 304-L 
Aços lnoxidáveis tipo 
- 305, 309, 316, 347 e 347-L 
101 10' 
Tempo para fratura (horas) 
103 
FIGURA 4.15. curvas de tensão aplicada em função do tempo para fratura, 
para vários aços inoxidáveis em MgQ2 42%fervescenteT2J. 
tões em presença de soluções amoniacais, aços de baixo carbono em meio alcalino, 
aços inoxidáveis em meios contendo cloretos e outros. 
4.7.2. Fontes de Tensão e Efeitos 
Uma certa tensão mínima é necessária 'para provocar a trinca por corrosão sob 
tensão fraturante. Este nível de tensão tem sido chamado de "tensão limite"., abaixo 
do qual a trinca por corrosão sob tensão geralmente não ocorre. Curvas típicas de 
tensão em função do tempo para a · fratura são mostradas na figura 4.15. Aumen-
tando-se a tensão diminui-se o tempo para a trinca ocorrer. A tensão mínima depen-
de da temperatura, composição da liga e composição do meio. Em alguns casos tem 
sido observado que a tensão mínima é tão baixa quanto 10% da tensão de escoa-
mento e em outros maior que 70% da tens[o de escoamento. A tensão efetiva mí-
nima difere para cada combinação liga/meio. Em serviço, a tensão residual nas ligas 
resultante de trabalho a frio prévio, ou tratamento térmico, pode superpor-se à tensão 
aplicada e resultar em trincas por corrosão sob tensão. O pensamento recente indica 
que além das tensões que atuam sobre um componente, a deformação resultante é 
também muito importante. Pensa-se que certos níveis de deformação são necessários 
para o início e a propagação das trincas causadas por corrosão sob tensão. Os produtos 
de corrosão também levam ao desenvolvimento e propagação de trincas por corro-
são sob tensão, pois os produtos de corrosão freqüentemente ocupam um volu-
me maior que o volume do metal usado na formação dos produtos. Produtos de cor-
rosão dentro de uma trinca podem encurvar o_ material e geram tensões de até 
70kgf cm·2 , causando a propagação das trincas(l 8). 
121 
4.7 .3. Meios e seus Efeitos 
A tabela 4.3 apresenta um número de sistemas meio-liga nos quais a corrosão so/ 
tensão fraturante ocorre. No presente não há um padrão geral para o meio !e 
causa a corrosão sob tensão fraturante de várias ligas. Entretanto novos mei s 
que causam este tipo de corrosão estão constantemente sendo encontrados. A o r-
rência da corrosão sob tensão fraturante é bem conhecida em meios aquosos, ~as 
também acontece em certos metais líquidos. 
Como a maioria das reações químicas, a corrosão sob tensão fraturante é acelera-
da aumentando-se a temperatura. Ligas de magnésio, por exemplo, falham à tempe-
TABELA 4.3. Alguns Meios que Podem Causar Co"osão sob Tensão dos Metais e Ligas 
MATERIAL 
Aços comuns 
Aços inoxidáveis 
Chumbo 
lnconel 
Ligas de alumínio 
Ligas de cobre 
Ligas de magnésio 
Ligas de ouio 
Ligas de titânio 
Mõtud 
Níquel 
122. 
MEIOS 
Soluções de NaOH, NaOH-Na2Si02, HCN, ácidos mistos de H2S04 
e HN0 3 , nitrato de sódio 
Água do mar 
Soluções de MgC12, BaCh, NaO-H202, H2S, NaOH-H2S, NaOH-H2S 
Água do mar 
Soluções de acetato de chumbo 
Solução de soda cáustica 
Soluções de NaCI-H202, NaQ 
Água do mar 
Soluções e vapores de amônia 
A minas 
Soluções de NaCl-K2Cr04 
Água destilada 
Soluções de Fe03 
Ácido nítrico fumegante, água do mar 
HCl-metanol 
Soda cáustica fundida 
Ácido fluorídrico 
Soda cáustica fundida 
r ,•1 
ratura ambiente, mas a maioria das outras ligas são susceptíveis somente a tempera• 
turas mais altas, próximas a 100°C. O ~stado físico do meio também é importante. 
Ligas expostas a um meio aquoso monofásico são, algumas vezes, menos severamen· 
te atacadas que outras expostas ao mesmo meio, mas com condições alternadas de 
molhamento.e secagem. 
A importância do oxigênio somente foi demonstrada recentemente. Logan mos- . 
trou que o aço exposto a uma solução contendo 20000ppm de íons cloreto a 287ºC 
não fraturou, na ausência de oxigênio, mas observaram-se trincas no aço, sujeito à 
mesma tensão, em uma solução contendo Sppm de cloreto com oxigênio presente(19), 
. Alguns tipos de meios corrosivos não produzem trincas quando formam pites rasos 
sobre as superfícies metálicas, mas produzem fraturas por corrosão sob tensão, se 
pites de diâmetros pequenos e profundos são.formados. 
4.7.4. Morfologia da Trinca 
Nos estágios iniciais de desenvolvimento, as trincas causadas por corrosão sob 
tensão são m'.icroscópicas. As trincas parecem aquelas causadas devido à fratura me-
cânica frágil, no entanto elas são o resultado dos processos de corrosão local. 
Trincas causadas por corrosão sob tensão podem seguir caminhos intergranu-
lares ou transgranulares dependendo da liga, meio corrosivo, temperatura e con-
diçã"o de tratamento térmico. As figuras 4.16a e 4.16b mostram trincas trans-
granulares e intergranulares causadas por corrosão sob tensão. Transição no modo das 
. . . 
. : .. - ~·..:~ 
' . 
~ . , ' J ! 
Trinca intergranular em zircaloy · 2(150x), Trinca transgranular em latão - ÍJ(200x) 
FIGURA 4.16. Trincas intergranulares e transgranulares típicas. 
123 
trincas (intergranular para transgranular) tem ocorrido em ligas de alto teor de níquel, 
ligas ferro-cromo e latões. As trincas causadas por corrosão sob tensão fraturante em 
latões-13 expostos a corrosivos aquosos são transgranulares(20). Trincas em la-
tões-13 ·expostos a meios corrosivos gasosos originam-se em contornos de grãos, mas 
posteriormente tornam-se transgranulares. Já as trincas por corros[o sob ten~!ío em 
latões-a são geralmente intergranulares, porém, se as deformações forem altas, elas 
podem tornar-se transgranulares(21), A presença de precipitados nos contornos de 
grãos ou regiões empobrecidas em elementos de soluto próximas a estes também 
provoca trincas intergranulares, como no caso dos aços inoxidáveis austeníticos sen-
sitizados e de algumas ligas de alumínio. As trincas transgranulares seguem planos 
cristalográficos de baix_o índice. 
A trinca geralmente ocorre em uma direç!ío perpendicular àquela da tensão apli-
cada, entretanto variam no grau de bifurcações. Em alguns casos não apresen-
tam bifurcações. Estas diferenças na morfologia da trinca dependem da estrutura 
e composição do metal e de outros fatores ambientais. 
4.7.5. Tempo para Ocorrência de Trincas 
Uma vez que o dano físico principal na corrosão sob tensão fraturante ocorre nos 
estágios finais, o tempo é um parâmetro importante. Inicialmente a velocidade de 
movimento da trinca é quase constante, mas, quando a trinca progride, a área da 
seção transversal da amostra diminui, e a tensão de tração aplicada aumenta. Em COJI,,· 
seqüência, a velocidade de movimento da trinca aumenta com a profundidade da 
trinca até ocorrer ruptura. Imediatamente antes da ruptura, a seção transversal do 
material é reduzida até o ponto em que a tensão é igual ou maior que o limite de 
resistência à tração .do metal e a fratura ·ocorre por ruptura mecânica. Durante os 
estágios iniciais a trinca é estreita e nos estágios finais torna-se larga. 
4. 7 .6. Fatores Metalúrgicos 
Fatores metalúrgicos tais como composição do metal, presença de precipitados 
intermetálicos, distribuição dos precipitados, tamanho de grão, orientação do grão. 
interação de discordâncias, presença de ·fases · metaestáveis, transformações de fa-
ses e outros inflyenciam consideravelmente a susceptibilidade dos metais à for- . 
mação de trincas por corrosão sob tensão. No passado, a idéia que prevaleceu foi 
de que os metais puros não seriam susceP.tíveis à corrosão sob tensão fraturante. Is-
to entretanto está sendo questionado (22). A influência da composição sobre a sus- : 
ceptibilidadedos aços inoxidáveis à corrosão sob tensão fraturante é mostrada na 
figura 4.17. Outros aspectos relacionados com a influência de diversos fatores sobre 
a corrosão sob tensão fraturante serão apresentados posteriormente . 
4.7.7. A Importância do Meio 
Com relação aos meios que favorecem a formação de trincas, em termos gerais 
observa-se que ligas com resistência inerentemente alta, tais como aços inoxidáveis 
austeníticos, alumfuio ou titânio, requerem um íon agressivo como um haleto para 
promover a formação da trin~a por corrosão sob tensão. Por outro lado, para a for-
124 
,os 
Fratura 
~ /'! 102 i= o 
.f 
.e 
;· 
.e 
! 
!! 
.. 
e. 
8. 10' E 
~ 
lOºL-l...,L..~--~--~-...J 
o 20 40 60 80 
Níquel (%} 
FIGURA 4.17. Influência da composição sobre a susceptibilidade dos fios de 
Fe-Cr-Ni à co"osão sob tensão fraturante(23). 
mação de trincas em metais com baixa resistência à corrosão, tais como aços carbo-
nos ou ligas à base de magnésio, é necessário que o meio passive parcialmente a liga. 
Portanto aços carbono podem ser levados à falha por corrosão sob tensão fraturante 
em soluções como hidróxidos ou carbonatos. 
4.7.8. · Mecanismo de CSTF 
Pequenas variações em aspectos relacionados tanto com o metal como com 
o meio aml;>iente podem provocar a formação de trincas por corrosão sob ten-
são, e dessa forma é difícil sugerir um mecanismo simples que seja totalmente 
abrangente. É provável também que vários mecanismos estejam envolvidos. Entre-
tanto, há alguns aspectos que são comuns a vários sistemas. 
A corrosão sob tensão fraturante de aços de baixo carbono, alguns aços inoxidá-
veis austeníticos e algumas ligas de alumínio aumenta em velocidade, sob aplicação 
de correntes anódicas. Por outro lado, a propagação da trinca pode ser inibida ou es-
tancada pela aplicação da proteção catódica(24-27). Observou-se também que sob 
remoção da proteção catódica, as trincas continuam a propagar, levando à verifica-
, ção da presença de um processo eletroquímico. A corrosão sob tensão está associa-
da à dissolução muito localizada do metal, iniciando como pites e subseqüente• 
mente transformando-se em trincas. As trincas geralmente ocorrem ao longo de uma 
faixa estreita, e a maioria das áreas expostas, incluindo os lados da trinca, permane• 
cem inativas. Assim, quando a ponta da trinca avança, as regiões que uma vez foram 
ativas tornam-se inativas. Esta transição do comportamento eletroquímicamente ati· 
vo para inativo dos lados da trinca, quando a ponta da trinca avança, pode ser atin· 
gida somente quando sobre os lados da trinca forma-se uma película (ou torna-se 
passiva). Estas películas geralmente não se formam sobre a ponta da trinca, mas, se 
formadas, são repetidamente quebradas pelas tensões envolvidas. Desta forma, um 
125 
processo controlado por dissolução pode ser observado. Dentro deste contexto exis· 
tem duas circunstâncias (Seções 4.6.8.1 e 4.6.8.2). 
4.7.8.1. Formação de Trincas lntergranulares por Corrosão sob 
Tensão (CST) 
Em ligas que apresentam características microestruturais, tais como segregados 
ou precipitados nos contornos de grãos, a ação da célula entre os precipitados e as 
outras regiões do grão leva ao progresso de trincas ao longo dos contornos de grãos, 
ou ao longo dos segregados. Estes caminhos são também chamados "caminhos ati-
vos preexistentes". As trincas se originam em contornos de grãos de alta energia, e 
a concentração de tensão leva ao rompimento e retardamento na restauração da pe-
lícula protetora na ponta da trinca. O metal, livre de película na ponta da trinca, é 
também mais anódico que o metal coberto com a película sobre os lados da trinca. 
Além disto, a área muito pequena da ponta da trinca, quando comparada com a 
área dos lados, dá origem a densidades de correntes anódicas muito altas, e resulta 
em um ataque rápido na ponta(28). Trincas intergranulares causadas por corrosão 
sob tensão podem também ser explicadas por um outro mecanismo, o mecanismo 
químico-mecânico proposto por Robertson e Tatelman(29). Segundo estes autores, 
a trinca propaga-se livremente, as discordâncias dirigem-se para a trinca aliviando a 
tensão, o meio corrosivo difunde posteriormente para a trinca e reage com o metal 
não danificado, até que o acúmulo de discordâncias seja suficiente para produzir fra-
tura em um novo ponto dentro da trinca existente. Portanto, a formação da trinca é 
um processo descontínuo, ocorrendo em etapas sucessivas de corrosão e fratura. 
4.7 .8.2. Formação de Trincas Transgranulares por CST 
Na ausência de caminhos ativos preexistentes em metais ou ligas, um outro me-
canismo pode ser operante. Os pontos nos quais o ataque se inicia podem ser submi-
croscópicos, e sua escolha pode ser determinada por diferenças locais na composi-
ção do metal, espessura da película protetora, continuidade da película e concentra-
ção do meio corrosivo. De acordo com Parr e Straub, a quebra da película ocorre 
devido a deformações existentes no metal base, resultando em exposição da superfí-
cie do meta1(30). O caminho ao longo do qual a trinca propaga-se é gerado ciclica-
mente por ruptura alternada da película, isto é, aumento da deformação e ruptura 
da película. Este mecanismo é conhecido como "mecanismo do caminho ativo gera-
do por deformação", e resulta em trincas transgranulares. De acordo com Logan, as 
tensões destroem a película em regiões estreitas da superfície metálica. As regiões 
extremamente pequenas, livres de película e expostas tomam-se anódicas em rela-
ção às regiões cobertas com a película, que são catódicas. Isto leva a um atague ele-
troquímico rápido nas regiões anódicas, resultando na iniciação da trincaC31). 
4.7.8.3. A Teoria Mecânica-Eletroquímica da Formação da Trinca por 
CST 
Muitas te0rias exclusivamente eletroquímicas, ou mecânicas auxiliadas por pro-
cessos eletroquímicos, foram consideradas. Keating foi o. primeiro a propor um me-
canismo mecânico-eletroquímico periódico para a propagação das trincas por corro-
126 
sito sob tenslto(32), De acordo com Keating, as trincas se iniciam por um processo 
químico ou eletroquímico, progredindo então mecanicamente até serem retidas por 
um contorno de grão, inclusões (metálicas ou não-metálicas), ou grãos orientados 
desfavoravelmente. A trinca então progride por um processo químico mais lento, 
até que a concentração de tensão aumente novamente em sua ponta; quando, mais 
uma vez, progredirá mecanicamente. 
4.7.8.4. Considerações Gerais sobre os Mecanismos de Formação da 
Trinca por CST 
Os diferentes mecanismos de formação da trinca por CST contêm muitas idéias 
de fontes diferentes. Entretanto, a informação ausente é a necessidade de um meio 
específico para produzir trincas. A informação disponível a este respeito indica que 
variações significantes no potencial ocorrem quando o meio específico está presen-
te. Independente de serem as trincas intergranulares, devido ao mecanismo de cami-
nho ativo preexistente, ou transgranulares, devido ao mecanismo de caminho ativo 
gerado por deformação, quándo as trincas propagam-se dentro do metal, a concen-
tração de tensões em sua ponta freqüentemente leva a uma fratura mecânica. Quan-
do a trinca progride, ocorre deformação plástica na região em frente à ponta. Quan-
do a trinca abre-se, energia é absorvida em quantidades crescentes. Portanto, nos es-
tágios iniciais de propagação da trinca, a fratura·ativa rapidamente cessa. Propaga-
ção posterior ocorre por processos eletroquímicos, até que a energia requerida para 
reiniciar a fratura mecânica seja novamente atingida. A fratura progride desta ma-
neira descontínua até o estágio em que há suficiente energia disponível para produ-
zir deformação plástica contínua até falha completa. · 
4.7.8.5. CST Fraturante Envolvendo Fragilização 
Quando a contribuição da dissolução eletroquímica para o crescimentoda trinca 
é desprezível, a propagação desta pode, em alguns casos, ser facilitada pela redução 
da energia superficial (necessária para formar as superfícies das paredes da trinca), 
ou por fragilização do metal na região da ponta da trincaO). Dessa forma, se a solução 
contiver espécies que adsorvem na ponta, reduzindo a resistência da ligação efetiva, 
a energia superficial pode ser baixada efetivamente, e as espécies adsorvidas po-
dem difundir para o metal e formar uma fase frágil na ponta da trinca. Esta adsor-
ção pode também ocorrer em alguma região em frente da ponta da trinca, onde as 
condições de tensão são apropriadas para a nucleação de uma trinca. A figura 4.18 
mostra esquematicamente o mecanismo envolvendo fragilização. 
O hidrogênio é geralmente a espécie no eletrólito que pode difundir com veloci-
dade suficiente, considerando-se as velocidades observadas de propagação das trin-
cas. Este fenômeno é referido como "Fragilização pelo hidrogênio", e ocorre em 
aços de alta resistência. O hidrogênio é normalmente derivado dos processos de cor-
rosão. Este mecanismo é mais operativo em metais com baixa ductilidade e que são 
propensos à fratura frágil. 
127 
(c) 
.1 
(b) Clivagem/ 
(a) Adsorção na ponta da trinca 
(b) Adsorção de hidrogênio 
{c) Propagação da trinca devido à formação de hidretos frágeis na ponta 
FIGURA 4.18. Mecanismos de co"osão sob tensão envolvendo fragilização. 
4.7.8.6. Comentários Finais 
. O~ três mecanismos gerais que explicam a corrosão sob tensão fraturante em vá-
nos sistemas metal-meio são: 
1. Mecanismo do caminho ativo preexistente; 
2. Mec~ism? do c~nho ativo auxiliado pela deformação; e 
3. Fragilizaçao devido a adsorção de hidrogênio. . 
Entretanto, variando-se as condições em um mesmo sistema metal-meio pode ha-
ver uma transição de um mecanismo para outro. ' 
4.7.9. CSTF em Aços 
A cprro~ão sob tensão fraturante em aços é discutida em três categorias, de~n-
dendo do tipo de aço: · 
1. aços de baixo carbono 
2. aços inoxidáveis 
3. aços de alta resistência · 
4. 7 .9 .1 . Aços de Baixa Carbono 
Os tipos mais com~ns de falha em aços estruturais de baixo carbono são aqueles 
que ocorrem em calde1ras de vapor rebitadas, e em recipientes soldados usados para 
estocar produtos cáusticos a altas temperaturas. As falhas em caldeiras de vapor re-
l 28 
bitadas ocorrem como wn resultado do escapamento de produtos alcalinos naa jun• 
tas rebitadas. Este fenômeno é também conhecido como fragilização cáustica. Com-
ponentes de aço de baixo carbono em contato com soluções de nitrato quente ou 
frio, ou cianetos, ou com produtos de decomposição formados durante produção de 
gás de carvão também trincam, e este tipo de trinca é conhecido como formação de 
trincas pelo nitrato. 
A formação de trincas por produtos cáusticos ou nitratos geralmente ocorre apenas 
em aços em que o limite superior de carbono é 0,2% e 0,22%, respectivamente(33). 
Em ambos os casos, as trincas formadas por corrosão sob tensão são intergranulares. 
A figura 4.19 mostra trincas típicas formadas por corrosão sob tensão, em soluções 
de nitrato em ebulição. Além das soluções cáusticas e de nitrato, há também um nú-
mero de outros meios nos quais os aços de baixo carbono são susceptíveis a corro-
são sob tensão fraturante. Em soluções de ácido cianídrico e soluções de cloreto fér-
rico, as trincas causaaas por corrosão sob tensão em aços de baixo carbono são 
transgranularesC34, 35) . 
FIGURA 4.19. Trincas in-
tergranulares formadas por 
corrosão sob tensão em aço-
carbono, expostas ao nitra-
to de amônia {600x) (27). 
Tanto em soluções cáusticas como em de nitratos, a corrosão sob tensão fraturante 
é iniciada provavelmente pelos processos eletroquímicos nos contornos de grãos. A 
formação de células galvânicas, consistindo de um pequeno ânodo nos contornos de 
grãos ( ou ponta de trinca de película) e um cátodo largo no centro do grão ( ou pare-
des da trinca), é provavelmente a responsável pelo início e propagação da trinca por 
corrosão sob tensão. Acredita-se que as trincas progridem em ciclos de velocidade, 
ou seja, alta velocidade quando a concentração de tensão na ponta cresce, e lenta 
quando apenas o processo eletroquímico está ocorrendo. 
Elementos de liga influenciam o comportamento de CSTF de aços de baixo car-
bono. Elementos tais como alumínio e titânio parecem reduzir a formação de trin· 
129 
casem soluções de !'litratos, enquanto outros, tais como cobre e níquel, parecem ter 
um efeito adversoO J. O tratamento térmico de ligas de baixo carbono influencia o 
comportamento frente à corrosão sob tensão em nitratos, afetando o tamanho de 
grão ferrítico . Aços com grãos grossos fraturam a tensões muito mais baixas que 
aços com baixo tamanho de grão(36). A diminuição da corrosão sob tensão fratu-
rante pode ser conseguida por: 
1. Tratamento da água das caldeiras, de maneira a não conterem cáusticos livres. 
2. Eliminação de fugas, para evitar concentrações de produtos cáusticos. 
3. Alívio da tensão dos componentes. 
4. Recozimento de recipientes .de aço soldados usados para conter produtos 
cáusticos quentes. 
5. Uso de outros metais, tais como ferro fundido ou níquel, em lugar de aço de 
baixo carbono. 
6. Aplicação de revestimentos sobre as superfícies metálicas. 
4.7.9.2. CSTF de Aços lnoxidáveis 
De acordo com o sistema AISI largamente aceito, os aços inoxidáveis incluem as 
séries 400 de aços ferríticos e martensíticos (com 13 a 17% Cr), as séries 200 de 
aços austeníticos cromo-manganês e os aços austeníticos cromo-níquel da série 300. 
Quase todos estes diferentes tipos de aços inoxidáveis são susceptíveis à corrosão 
sob tensão fraturante em algumas condições. Alguns dos importantes problemas 
práticos da CSTF envolvem ligas austeníticas e algumas ligas ferríticas em cloreto e 
meios cáusticos a quente. Os aços inoxidáveis martensíticos são resistentes nestes 
meios, mas são susceptíveis a trincas em meios ácidos fracos contendo sulfetos. 
Trincas formadas por corrosão sob tensão, em aços inoxidáveis austeníticos, são 
geralmente transgranulares, mas, em alguns casos, trincas intergranulares também 
foram observadas, devido principalmente à precipitação de carbeto. Embora a trinca 
seja principalmente intergranular, o ataque é acelerado em presença de tensões. Em 
soluções de cloreto e cáusticas, os caminhos da trinca causada por corrosão sob 
tensão tendem a alargar-se ao longo da superfície antes de penetrá-las. A direç[o 
geral da trinca é perpendicular à tensão. Freqüentemente, trincas transgranulares 
são observadas mesmo em presença de precipitados intergran.ulares. 
Falhas de estruturas de aço inoxidável austenítico em refinarias de petróleo du-
rante paradas são devidas a ácidos politônicos (H2 Sn06 , n = 2-5). Acredita-se que . 
esses ácidos formam-se em unidades de refinaria sobre superfícies nas quais um re- · 
vestimento de sulfeto acumulou-se. Estes ácidos formam-se em temperaturas atmos-
féricas normais, desde que ar (ou oxigênio) e umidade estejam também presentes. 
As trincas são intergranulares se o aço tiver sido sensitizado, e transgranulares se o 
aço estiver no estado recozido. 
Fatores que influenciam a CSTF de aços inoxidáveis austen íticos. 
Existe uma relação linear entre o tempo para ocorrência da fratura e a tensão 
aplicada em aços recozidos, a tensões abaixo do limite de escoamento. O tempo pa-
ra ocorrência da fratura também é influenciado pelos elementos de liga. A tabela 
4.4 lista os vários elementos e suas influências sobre a resistência dos aços inoxidá-
130 
( 
veis à corrosão sob tensão fraturante. A microestrutura afeta a CSTF dos aços lnO· 
xidáveis . Aços inoxidáveis ferríticos, contendo apenas traços de austenita retida, são 
mais resistentes se têm baixo teor de níquel. Observa-se que pequenas quantidades 
de ferrita-<5 em aços inoxidáveisausteníticos são benéficas, enquanto que pequenas 
quantidades de martensita são prejudiciais a baixas tensões, mas a presença de mar-
tensita em grandes quantidades é benéfica em aços com certas composições(37-38). 
Martensitas e ferritas com estruturas cristalinas cúbicas de corpo centrado são mais 
resistentes que austenitas. 
TABELA 4.4. Influência de Elementos de Liga sobre a Resistência dos Aços lnoxidáveis 
à CSTF · 
ELEMENTOS DE LIGA 
c (0,02-0,13%) 
C + N (<0,005%) 
Cr (> 16%) 
Cu 
Mn 
Mo (~l,5%) 
N (>0,01 até 0,25%) 
Nb 
Si (>2%) 
Ti 
RESISTÊNCIA À CORROSÃO 
SOB TENSÃO FRATURANTE 
Sem efeito significante 
Aumenta 
Aumenta 
Aumenta pouco 
Aumenta pouco 
Aumenta 
Diminuí 
Sem dados 
Aumenta 
Aumenta 
Mudanças ambientais afetam a formação da trinca em aços inoxidáveis austeníti-
cos. Pesquisas de laboratório revelaram que o oxigênio é necessário para a ocorrên-
cia da trinca em soluções de cloreto, mas não necessariamente em soluções cáusti-
casC39, 40). O tempo para a ocorrência da fratura, "tf", diminui com o aumento da 
concentração de cloreto ou de cáusticos. Na ocorrência de falhas em serviços em que 
cloretos e cáusticos são encontrados em pequenas quantidades1 as trincas ocorrem freqüentemente nas regiões onde a temperatura é mais altaC38, ql). 
Com relação ao mecanismo de corrosão sob tensão fraturante em aços inoxidá-
veis austeníticos, as razões dadas para explicar o período de indução e os estágios de 
iniciação da trinca na seção 4.6 .8 são amplamente aceitos. Não há, entretanto, um 
mecanismo único que seja bem aceito para explicar o estágio de propagação da trin-
ca. Muitos mecanismos foram estabelecidos e caem em duas categorias: .os mecanis-
mos eletroquímicos e os mecanismos conjuntos eletroquímico-mecânicos. 
A CSTF em aços inoxidáveis austeníticos pode ser diminuída por: 
1. Uso de ligas mais resistentes 
2. Ligeira alteração do meio 
3. Uso de proteção anódica em meios com baixo teor de cloretos 
4. Projeto e\-itando fenctas onde cloretos possam concentrar-se 
5. Lavagem de sistemas em refinaria de petróleo com soluções alcalinas, e preen-
chimento da unidade com nitrogênio, para evitar falhas causadas por ácidos 
poli tônicos. 
131 
4.7.9.3. Formação de Trincas por CSTF em Aços de Alta Resistência 
Aços de alta resistência são aços de baixa liga nos quais a resistência é produzida por 
tratamento térmico apropriado. Esses aços são mais susceptíveis a trincas por corro-
são sob tensão que os aços de baixa resistência. Os aços de alta resistência apresen-
tam trincas por CSTF em diferentes meios. Os dois mecanismos principais estabele-
cidos para explicá-las são: 
1. Mecanismo de formação da trinca por caminho ativo. 
2. Fragilização pelo hidrogênio. 
Entre os dois mecanismos, a literatura revela que a corrosão sob tensão fraturan-
te em aços de alta resistência ocorre devido à fragilização pelo hidrogênio. Aços de 
alta resistência são freqüentemente revestidos por meio de eletrodeposição., para 
melhorar sua resistência à corrosão geral. Durante os estágios de pré-tratamento e 
eletrodeposição, o hidrogênio pode ser introduzido nos aços. Além disto, em solu-
ções aproximadamente neutras, a evidência experimental sugere que o pH dentro 
da trinca é baixo, conduzindo à adsorção de hidrogênio em sua ponta. 
A prevenção da CSTF em aços de alta resistência pode ser realizada pela seleção 
adequada da liga e aplicação de revestimentos protetores adequados. 
4.7.10. CSTF de Metais e Ligas Não-Ferrosas 
4.7.10.1. Alumínio e suas Ligas 
As ligas de alumínio mais susceptíveis à corrosão sob tensão fraturante são aque-
las capazes de se tomarem mais resistentes por tratamento térmico, enquanto que as 
ligas que têm sua resistência melhorada apenas por trabalho a frio são relativa-
mente imunes à CSTF. Ligas do tipo duralumínio (liga de alumínio com cobre 
e pequenas quantidades de Mg e Mn), tanto quanto ligas contendo mais que 5% 
de magnésio, com ou sem outros elementos, são susceptíveis à formação de trin-
cas. A susceptibilidade das ligas de alumínio à CSTF, se a tensão aplicada for per-
pendicular à direção de laminação, é mesmo maior que aquela de outros metais. Li-
gas de alumínio de alta resistência ·são particularmente mais susceptíveis à CSTF se 
tensionadas na direção transversal. A figura 4.20 apresenta a micrografia com-
posta das orientações transversal longa, transversal curta e longitudinal, em uma 
liga de alumínio extrudado(42). 
O meio específico que causa a CSTF em ligas de alumínio é o íon cloreto, e a 
formação da trinca ocorre por um processo eletroquímico. As trincas são geralmen° 
te intergranulares e seguem caminhos adjacentes aos contornos de grãos, especial-
mente em ligas alumínio-cobre. Llgas fundidas são mais resistentes à CSTF que ligas 
de alumínio trabalhadas. 
A prevenção da CSTF em ligas de alumínio pode ser realizada por revestimento 
das ligas trabalhadas com alumínio puro, além dos usuais procedimentos. . · 
4.7.10.2. Cobre e Ligas de Cobre 
O cobre extremamente puro não é susceptível à CSTF. Ligas de cobre com me-
nos de 1 % de arsênio, antimônio, alumínio, enxofre e fósforo são susceptíveis à 
132 
Transvenal longa 
Longltudin1I 
Transversal curta 
FIGURA 4.20. flustração esquemática de uma micrografta composta, 
mostrando a estrutura de ligas de alumínio extrudado, 
em três orlentaçõesf42). 
CSTF em· certos meios específicos. Elementos de liga, tais como níquel e zinco, 
também tomam as ligas de cobre susceptíveis à corrosão sob tensão. O corrosivo es-
pecífico que produz CSTF em ligas à base de cobre é o íon amônio. O caso clássico 
de fraturas sazonais de latões (ligas Cu-Zn) refere-se à falha por trinca causada por 
corrosão sob tensão de latões para cartucho. Trincas foram observadas em cartu-
chos de latão, em regiões tropicais, especialmente durante períodos de pancadas pe-
sadas de chuva. Mais tarde constatou-se que o componente importante do meio foi 
a amônia, resultante da decomposição da matéria orgânica. Outros íons, tais como 
citratos, tartaratos, nitretos, dióxido de enxofre, carbonatos e óxidos de nitrogênio 
também provocam a formação de trincas por corrosão sob tensão das ligas de co-
bre. 
A presença de tensões residuais em componentes de latão é considerado o fator 
principal nos vários incidentes observados de fratura por corrosão sob tensão. O mo-
do de formação de trincas em latões- o: é intergranular. As trincas iniciam nos con-
tornos de grãos, na direção normal à direção da tensão aplicada. A concentração de 
tensões rompe a película superficial protetora expondo o metal base, que dissolve 
eletroquirnicamente. O processo de formação de trincas tem sido apresentado como 
sendo controlado alternativamente por um mecanismo eletroquímico e concentra· 
ção de tensão. Em latões- {3 (46-50% Zn), as trincas começam nos contornos de 
grãos, mas são predominantemente transgranulares(43). Llgas de cobre com mais de 
20% de níquel e pequenas quantidades de ferro são consideradas imunes à formação 
de trincas por corrosão sob tensão em soluções aquosas. 
133 
A diminuição da CSTF de ligas de cobre pode ser realizada aliviando-se a tensão 
ou aplicando-se revestimentos, orgânicos ou inorgânicos. 
4. 7 .10.3. Magnésio e suas Ligas 
Ligas de magnésio contendo ""2,5% de alumínio são susceptíveis à CSTF sob ex-
posição às condições ambientais, e a corrosivos, tais como 0,5% KHF2 (27). As trin-
cas são geralmente transgranulares. Entretanto, ligas expostas a soluções NaCl-
K2 Cr04, a pH 5 revelaram trincas intergranulares(44). O início e a propagação de 
trincas ocorre devido a um mecanismo eletroquímico. 
4. 7 .10.4. N /que/ e suas Ligas 
Ligas comerciais que contêm quantidades aprec1ave1s de níquel podem geral-
mente ser classificadas como ligas níquel-ferro, ligas níquel-cromo-ferro, ligas 
níquel-cobre e ligas níquel-ferro-cromo.Níquel comercial tensionado e algumas · 
ligas de alto teor de níquel falham por CSTF em soluções cáusticas e sais cáusticos 
fundidos a altas temperaturas(45). As trincas foram observadas como intergranu-
lares. Ligas níquel-ferro e níquel-cromo-ferro, contendo até 40% de níquel, são 
susceptíveis à CSTF em soluções de cloreto quente, e a segunda em ácidos poli-
tiônicos â temperatura ambiente. Soluções aquosas · contendo íons de mercúrio 
produzem CSTF em ligas níquel-cobre. Ligas de níquel também são susceptíveis em 
ácidos hidrofluóricos e ácido hidrofluorsilísico. O modo de formação de trincas 
difere, dependendo do meio e tipo de liga. 
4. 7 .10.5. Titânio e suas Ligas 
O titânio e suas ligas sofrem CSTF em ácido nítrico fumegante vermelho, à tem-
peratura ambiente. Ligas de titânio também falham por CSTF em soluções de clo-
reto. A formação da trinca é principalmente transgranular, e o mecanismo ainda não 
é bem compreendido. 
4.7.10.6. Zircônio e suas Ligas 
O zircônio e suas ligas têm encontrado aplicações crescentes na indústria nuclear. 
Ligas de zircônio, e em particular ligas zircônio-estanho-ferro (zircaloy-2 e zircaloy-
4), são largamente usadas como revestimento do elemento combustível nuclear .. 
Trabalho extensivo foi realizado, e a corrosão sob tensão das ligas de zircônio por 
vapor de iodo (um produto de fissão nuclear), a temperaturas elevadas, foi sugerida 
como um possível modo de falha do elemento combustível em reatores de água le-
ve( 46, 4 7). Ligas de zircônio são também susceptíveis à CSTF em meios halogena-
dos, por exemplo, solução metanol - HCl e soluções de cloreto férrico a tempera-
tura ambiente( 48, 49). Em atmosferas contendo . vapor de iodo, o endurecimento 
por irradiação, as condições superficiais, textura cristalográfica e tensões residuais 
aumentam a susceptibilidade das ligas de zircônio à CSTF. A formação de trincas 
ocorre em três etapas. Primeiro, a película de óxido superficial é tornada permeável 
ao iodo, seja por quebra química ou mecânica; em segundo lugar, as condições quí-
micas geram um entalhe agudo abaixo da superfície do óxido, que envolve remoção 
134 
química do zircônio como um produto volátil, e prossegue intersranularmente. Por 
último, a propagação da trinca é predominantemente transgranular, e é melhor ex-
plicada pelo mecanismo de adsorção do iodo. 
A CSTF do zircaloy4 é retardada, e em alguns casos prevenida, pelo uso de silo-
xanes. Redução na concentração de tensão foi conseguida em alguns casos aplican-
do-se camadas de grafite. Hidreto de zircônio também é mencionado como inibidor 
da CSTF em zircaloy, por vapor de iodo a 3000C(50). 
4. 7 .11. Ensaios de CSTF 
Os diferentes métodos de avaliação da resistência dos vários metais e ligas à 
CSTF, tanto em laboratório como em serviço, são apresentados no capítulo 8, o 
qual deve ser consultado com esta finalidade. 
SUGESTÕES PARA LEITURA ADICIONAL 
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