Fraturas - II

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Prof. Luiz Cláudio Cândido 
ANÁLISE DE FALHAS 
 
(Parte IV - Continuação) 
METALURGIA MECÂNICA 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
Universidade Federal de Ouro Preto
Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais
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candido@ufop.edu.br 
Capítulo 4 
 
Tipos de Fraturas 
(Continuação) 
 
Fraturas por: Fadiga, Fluência, em Ambientes 
Corrosivos, Desgaste e em Juntas Soldadas 
 
 
PPrroocceessssoo ddee ffaaddiiggaa::
 EEssttáággiioo II -- ccoorrrreessppoonnddee àà nnuucclleeaaççããoo ddee ttrriinnccaass eemm ddeessccoonnttiinnuuiiddaaddeess jjáá iinniicciiaallmmeennttee pprreesseenntteess nnoo mmaatteerriiaall,, oouu
dduurraannttee aa cclliivvaaggeemm,, eemm iinnttrruussõõeess ee eexxttrruussõõeess,, aaoo lloonnggoo ddee iinncclluussõõeess,, eemm ccoonnttoorrnnooss ddee ggrrããooss ee ddee mmaaccllaass,, eettcc;;
 EEssttáággiioo IIII -- ccoorrrreessppoonnddee aaoo ccrreesscciimmeennttoo ddaa ttrriinnccaa nnuumm ppllaannoo ppeerrppeennddiiccuullaarr àà ddiirreeççããoo ddaa tteennssããoo aapplliiccaaddaa;;
 EEssttáággiioo IIIIII -- ccoorrrreessppoonnddee àà ffrraattuurraa bbrruussccaa ffiinnaall,, qquuaannddoo aa ttrriinnccaa aattiinnggee oo ttaammaannhhoo ccrrííttiiccoo ppaarraa pprrooppaaggaaççããoo iinnssttáávveell..FFrraaccttooggrraaffiiaa::
 MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa:: oo aassppeeccttoo mmaaiiss ccaarraacctteerrííssttiiccoo éé aa pprreesseennççaa ddee ““mmaarrccaass ddee pprraaiiaa”” ((bbeeaacchh mmaarrkkss)),, pprroodduuzziiddaass eemm
ccoonnsseeqqüüêênncciiaa ddee aalltteerraaççõõeess nnoo cciicclloo ddee tteennssõõeess,, sseejjaa nnoo sseeuu vvaalloorr oouu nnaa ffrreeqqüüêênncciiaa ddee aapplliiccaaççããoo,, aassssiimm ccoommoo ppaarraaddaass
iinntteerrmmeeddiiáárriiaass..
 MMiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa:: pprreesseennççaa ddee eessttrriiaass;; ccaaddaa uummaa ccoorrrreessppoonnddeennttee aa uumm cciicclloo ddee tteennssããoo ((aa rreeccíípprrooccaa nnããoo éé vveerrddaaddeeiirraa))..
Caracterização: resulta do movimento progressivo de uma trinca sob a influência de aplicações repetidas de tensões, 
geralmente inferiores ao limite de escoamento do material. 
Fratura por Fadiga 
3 
 
Fratura por fadiga; aço do tipo AISI/ABNT 8640 utilizado em eixo-pinhão redutor de carregadores de bancada de uma 
empresa mineradora. 4 
 
Fraturas por fadiga; (a) e (b) aço do tipo AISI/ABNT 8640 utilizado em eixo-pinhão redutor de carregadores de bancada de 
uma empresa mineradora. 
(a) (b) 
5 
OO pprroocceessssoo ddee ddeeggrraaddaaççããoo pprrooggrreessssiivvaa ddooss mmaatteerriiaaiiss ppooddee sseerr ddiivviiddiiddoo nnooss sseegguuiinntteess tteerrmmooss::
 pprroodduuççããoo ddee ddaannoo ccíícclliiccoo iinniicciiaall,, nnaa ffoorrmmaa ddee eenndduurreecciimmeennttoo oouu aammoolleecciimmeennttoo ddoo mmaatteerriiaall;;
 ccrriiaaççããoo ddee mmiiccrroottrriinnccaass;;
 ccooaalleesscciimmeennttoo ddeessttaass mmiiccrroottrriinnccaass,, ppaarraa ffoorrmmaarr uumm ddeeffeeiittoo iinniicciiaall ""ffaattaall"";;
 ssuubbsseeqqüüeennttee pprrooppaaggaaççããoo mmaaccrroossccóóppiiccaa ddeessttee ddeeffeeiittoo;;
 ffaallhhaa ffiinnaall ccaattaassttrróóffiiccaa oouu iinnssttaabbiilliiddaaddee..
Estágio II
Estágio I
FFiigguurraa 44..7700 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa mmoossttrraannddoo ooss
eessttáággiiooss:: II ((nnuucclleeaaççããoo)) ee IIII ((pprrooppaaggaaççããoo)) ddee ttrriinnccaa ppoorr
ffaaddiiggaa eemm mmeettaaiiss ppoolliiccrriissttaalliinnooss.. AAddaappttaaççããoo ddee WW..DD..
CCAALLLLIISSTTEERR,, JJrr..,, MMaatteerriiaallss SScciieennccee aanndd EEnnggiinneeeerriinngg ––
AAnn IInnttrroodduuccttiioonn,, JJoohhnn WWiilleeyy && SSoonnss,, NNeeww YYoorrkk,, FFiifftthh
EEddiittiioonn,, 22000000..
Representação esquemática mostrando os estágios: I (nucleação) e II (propagação) de trinca por fadiga em metais 
policristalinos. 6 
Direção do crescimento da trinca
Estágio I (origem) Estágio II
Estria
Deformação plástica
 
 
Representação esquemática da evolução de uma trinca por fadiga destacando-se a zona plástica na ponta da mesma e a geração 
de estrias na fratura. 
7 
Extrusão Intrusão
Matriz
relativamente
não deformada
((aa)) ((bb))
FFiigguurraa 44..7722 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ccoommppaarraannddoo ccaarrrreeggaammeennttooss:: ((aa)) eessttááttiiccoo;; ((bb)) ccíícclliiccoo –– ggeerraaççããoo ddee
eexxttrruussõõeess ee iinnttrruussõõeess;; PPSSBB == bbaannddaass ddee ddeesslliizzaammeennttoo ppeerrssiisstteennttee ((BBDDPP))..
Extrusão Intrusão
Matriz
relativamente
não deformada
((aa)) ((bb))
FFiigguurraa 44..7722 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ccoommppaarraannddoo ccaarrrreeggaammeennttooss:: ((aa)) eessttááttiiccoo;; ((bb)) ccíícclliiccoo –– ggeerraaççããoo ddee
eexxttrruussõõeess ee iinnttrruussõõeess;; PPSSBB == bbaannddaass ddee ddeesslliizzaammeennttoo ppeerrssiisstteennttee ((BBDDPP))..
Representação esquemática comparando 
carregamentos: (a) estático; (b) cíclico – 
geração de extrusões e intrusões; 
PSB = bandas de deslizamento persistente 
(BDP). 
Mecanismos de Iniciação de Trincas por Fadiga – Características Macroscópicas 
8 
Persistent slip band (PSB) formation in fatigue, 
and stage I and stage II crack growth. 
 
 
 Extrusões (a) e intrusões (b) no cobre que sofreu carregamento cíclico a –183oC. 
Mecanismos de Iniciação de Trincas por Fadiga – Características Macroscópicas 
9 
Trinca
Trinca
Figura de difração de elétrons
 
TTrinca originada em uma banda de deslizamento persistente no cobre. 
 
Nucleação de trincas no cobre a partir da interação entre bandas de deslizamento primário e contorno de grão. 
10 
microtrinca
inclusão
decoesão
 
 
Formação de uma trinca de fadiga, a partir de uma inclusão de óxido em um aço AISI 4340. 
Fontes de iniciação de trincas por fadiga. 
11 
Trinca por fadiga Bandas de
deslizamento ((aa)) 
 
 ((bb)) 
Representação esquemática de propagação de trinca por fadiga (a); superliga a base de níquel (b). 
 ((aa)) 
 
 ((bb)) 
 
 Propagação de trinca por fadiga em liga Al-Li-Cu; (a) subenvelhecida; (b) superenvelhecida. 
12 
((aa)) 
Trinca por fadiga
Bandas de
deslizamento
 ((bb)) 
 
 Representação esquemática de propagação planar de trinca (a); amostra de cobre (b). 
13 
 
Representação esquemática mostrando as etapas da evolução de uma trinca por fadiga, com estrias: 
(a) fechamento; (b) abertura; (c) trinca na máxima carga – embotamento; (d) fechando;(e) fechada; (f) 
novamente abrindo. 
14 
Direção de
carregamento
Sucessivos estágios
na frente da trinca
Direção de
propagação
da trinca
 Modo a 90o
Região de
transição
 Espessura
Representação esquemática da propagação de trinca em função do estado de tensão no material; no detalhe é feita uma 
comparação com um corpo-de-prova tipo tração-compacto, CT, utilizado para estudar a propagação de trincas por fadiga em 
um liga de alumínio do tipo 7075. 
15 
((aa)) ((bb)) 
 
Microfratografias de materiais que sofreram fratura por fadiga; presença de estrias. 
16 
FFiigguurraa 44..8811 -- EEffeeiittoo ddaa vvaarriiaaççããoo ddoo nníívveell ddee
ccaarrrreeggaammeennttoo nnaa ddiissttâânncciiaa eennttrree eessttrriiaass eemm uummaa lliiggaa
ddee aalluummíínniioo..
 Efeito da variação do nível de carregamento na distância entre estrias em uma liga de alumínio. 
Estrias de fadiga; (a) liga Al-Cu-Mg; (b) aço bifásico (dual phase) ao silício, submetido ao ensaio de propagação de trinca 
por fadiga; região II na curva da/dN versus K, MEV, 3.500X. 
(a) (b) 
17 
Fratura por fadiga; aço inoxidável duplex “2205”; presença de estrias; GEsFraM; MEV (INT/RJ). 18 
Fratura por fadiga; superliga Inconel; propagação de trincas: (a) primeiro estágio; (b) e (c) segundo estágio; presença de estrias; GEsFraM; 
MEV (INT/RJ). 19 
(a) 
(b) 
(c) 
Propagação da fratura por fadiga em um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1060ºC, 
1200ºC e 1300ºC; Nf  10
6 ciclos 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
Fratografias de um CP de um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1200ºC; 
(a) região do estágio I; (b) região do estágio II; Nf  10
6 ciclos 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
Fratografias de um CP de um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1300ºC; 
(a) região do estágio I; (b) região do estágio II; Nf  10
6 ciclos 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
Propagação da fratura por fadiga em um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1060ºC, 
1200ºC e 1300ºC; máx  570MPa 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
Fratografias de um CP de um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1060ºC; 
(a) região do estágio I; (b) região do estágio II; máx  570MPa 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
Fratografias de um CP de um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1200ºC; 
(a) região do estágio I; (b) região do estágio II; máx  570MPa 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
Fratografias de um CP de um aço UNS S31803 (inoxidável duplex “2205”) recozido a 1300ºC; 
(a) região do estágio I; (b) região do estágio II; máx  570MPa 
 (Tese – REDEMAT – LACERDA, J.C., 2015) 
 
 
Representação esquemática de ratchet marks em um eixo com concentradores de tensões mostrando detalhadamente os 
pontos de nucleação de trincas por fadiga (O) e as respectivas beach marks (B) e as ratchet marks (R). 
O 
Origem 
 
Ruptura 
final 
 
(a) (b) 
Macrofratografias de estruturas fraturadas por fadiga; presença de “marcas de praia”; (a) aço AISI 8640; (b) alumínio. 
Macrofratografias de Falhas por Fadiga 
27 
28 
(a) (b) 
(c) (d) 
Superfícies de fratura de materiais que sofreram fadiga; (a) parafuso; (b) e (c) eixo de uma pá de um rotor/gerador hidroelétrico: 
verifica-se a presença de ratchet marks (R), beach marks (B), vários pontos de origem de trincas de fadiga (O) e a 
região de ruptura final por tração; (d) e (e) eixo de acionamento de polia de uma correia transportadora. 
29 
Continuação: (f) detalhe da figura anterior. 
30 
Continuação: (e) outro detalhe. 
31 
Baixa
concentração
de tensão
Alta
concentração
de tensão
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal
FFiigguurraa 44..8877 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ccoommoo aass ssuuppeerrffíícciieess ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa ppooddeemm sseerr eemm ffuunnççããoo ddaa mmaaggnniittuuddee ee
oo ttiippoo ddee ccaarrrreeggaammeennttoo..
Baixa
concentração
de tensão
Alta
concentração
de tensão
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal
FFiigguurraa 44..8877 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ccoommoo aass ssuuppeerrffíícciieess ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa ppooddeemm sseerr eemm ffuunnççããoo ddaa mmaaggnniittuuddee ee
oo ttiippoo ddee ccaarrrreeggaammeennttoo..
Baixa
concentração
de tensão
Alta
concentração
de tensão
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal
FFiigguurraa 44..8877 -- RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddee ccoommoo aass ssuuppeerrffíícciieess ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa ppooddeemm sseerr eemm ffuunnççããoo ddaa mmaaggnniittuuddee ee
oo ttiippoo ddee ccaarrrreeggaammeennttoo..
Baixa
concentração
de tensão
Alta
concentração
de tensão
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal 
 
 
Representação esquemática de como as superfícies de fratura por fadiga podem ser em função da magnitude e o tipo de 
carregamento. 
32 
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal
Nenhum concentrador de tensão
Moderado concentrador de tensão
Severo concentrador de tensão
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((aa)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa eemm 
CCPPss cciillíínnddrriiccooss sseemm eennttaallhhee.. 
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal
Nenhum concentrador de tensão
Moderado concentrador de tensão
Severo concentrador de tensão
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((aa)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa eemm 
CCPPss cciillíínnddrriiccooss sseemm eennttaallhhee.. 
Baixa tensão
nominal
Alta tensão
nominal
Nenhum concentrador de tensão
Moderado concentrador de tensão
Severo concentrador de tensão
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((aa)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa eemm 
CCPPss cciillíínnddrriiccooss sseemm eennttaallhhee.. 
33 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((bb)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa 
eemm CCPPss cciillíínnddrriiccooss ccoomm ee sseemm eennttaallhhee.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((bb)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa 
eemm CCPPss cciillíínnddrriiccooss ccoomm ee sseemm eennttaallhhee.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((bb)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa 
eemm CCPPss cciillíínnddrriiccooss ccoomm ee sseemm eennttaallhhee.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((bb)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa 
eemm CCPPss cciillíínnddrriiccoossccoomm ee sseemm eennttaallhhee.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((bb)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa 
eemm CCPPss cciillíínnddrriiccooss ccoomm ee sseemm eennttaallhhee.. 34 
35 
 
 ((cc..11)) ((cc..22))
FFiigguurraa 44..8899 -- ((cc)) EExxeemmppllooss ddee eeiixxooss ffrraattuurraaddooss ccoomm ccaarrrreeggaammeennttoo ddee:: ((cc..11)) fflleexxããoo rroottaattiivvaa sseemm aa pprreesseennççaa ddee uumm
ccoonncceennttrraaddoorr ddee tteennssããoo;; nnoottaa--ssee oo iinníícciioo ddaa ffrraattuurraa ((sseettaa)) ee qquuee aa mmaaiioorr áárreeaa ddaa sseeççããoo aapprreesseennttaa ““mmaarrccaass ddee pprraaiiaa””,,
ppoorrttaannttoo,, ffrraattuurroouu ccoomm bbaaiixxoo nníívveell ddee ccaarrrreeggaammeennttoo;; ((cc..22)) fflleexxããoo rreevveerrssaa ccoomm ccoonncceennttrraaddoorr ddee tteennssããoo;; eeiixxoo ddee ccaarrrreettaa
ppaarraa ttrraannssppoorrttee ddee ttrraattoorr ddee uummaa eemmpprreessaa mmiinneerraaddoorraa ((aaççoo ddoo ttiippoo AAIISSII 88662200));; aass sseettaass iinnddiiccaamm aass rreeggiiõõeess ddee iinníícciioo ddaass
ttrriinnccaa ppoorr ffaaddiiggaa..
 
 ((cc..11)) ((cc..22))
FFiigguurraa 44..8899 -- ((cc)) EExxeemmppllooss ddee eeiixxooss ffrraattuurraaddooss ccoomm ccaarrrreeggaammeennttoo ddee:: ((cc..11)) fflleexxããoo rroottaattiivvaa sseemm aa pprreesseennççaa ddee uumm
ccoonncceennttrraaddoorr ddee tteennssããoo;; nnoottaa--ssee oo iinníícciioo ddaa ffrraattuurraa ((sseettaa)) ee qquuee aa mmaaiioorr áárreeaa ddaa sseeççããoo aapprreesseennttaa ““mmaarrccaass ddee pprraaiiaa””,,
ppoorrttaannttoo,, ffrraattuurroouu ccoomm bbaaiixxoo nníívveell ddee ccaarrrreeggaammeennttoo;; ((cc..22)) fflleexxããoo rreevveerrssaa ccoomm ccoonncceennttrraaddoorr ddee tteennssããoo;; eeiixxoo ddee ccaarrrreettaa
ppaarraa ttrraannssppoorrttee ddee ttrraattoorr ddee uummaa eemmpprreessaa mmiinneerraaddoorraa ((aaççoo ddoo ttiippoo AAIISSII 88662200));; aass sseettaass iinnddiiccaamm aass rreeggiiõõeess ddee iinníícciioo ddaass
ttrriinnccaa ppoorr ffaaddiiggaa..
(c.3) 
(c) Exemplos de eixos fraturados com carregamento de: (c.1) flexão rotativa sem a presença de um concentrador de tensão; 
nota-se o início da fratura (seta) e que a maior área da seção apresenta “marcas de praia”, portanto, fraturou com baixo nível 
de carregamento; (c.2) flexão reversa com concentrador de tensão; eixo de carreta para transporte de trator de uma empresa 
mineradora (aço do tipo AISI 8620); as setas indicam as regiões de início das trinca por fadiga; (c.3) flexão unidirecional; 
parafuso de moinho. 
36 
Fratura por fadiga em eixo. 
37 
Fratura por fadiga em eixo. 38 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((dd)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa;; CCPPss 
pprriissmmááttiiccooss lliissooss,, ffuurraaddooss ee ccoomm eennttaallhheess.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((dd)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa;; CCPPss 
pprriissmmááttiiccooss lliissooss,, ffuurraaddooss ee ccoomm eennttaallhheess.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((dd)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa;; CCPPss 
pprriissmmááttiiccooss lliissooss,, ffuurraaddooss ee ccoomm eennttaallhheess.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((dd)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa;; CCPPss 
pprriissmmááttiiccooss lliissooss,, ffuurraaddooss ee ccoomm eennttaallhheess.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((dd)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa;; CCPPss 
pprriissmmááttiiccooss lliissooss,, ffuurraaddooss ee ccoomm eennttaallhheess.. 
 
 
FFiigguurraa 44..8888 -- ((dd)) RReepprreesseennttaaççããoo eessqquueemmááttiiccaa ddoo eeffeeiittoo ddoo ttiippoo ddee ssoolliicciittaaççããoo nnoo aassppeeccttoo ddee ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa;; CCPPss 
pprriissmmááttiiccooss lliissooss,, ffuurraaddooss ee ccoomm eennttaallhheess.. 
39 
 
 
 (e) Exemplo de um componente prismático fraturado sob carregamento de flexão unidirecional com a presença de um 
concentrador de tensão; nota-se o início da fratura (seta) e que a maior área da seção apresenta “marcas de praia”, 
portanto, fraturou com baixo nível de carregamento. 
40 
((cc)) ((dd))
((aa)) ((bb))
((cc)) ((dd))
41 
((ee)) ((ff)) ((gg))
((hh)) ((ii))
((ee)) ((ff)) ((gg))
((ee)) ((ff)) ((gg))
((hh)) ((ii))((hh)) ((ii))
(e) (g) 
42 
((jj)) ((ll))
((mm)) ((nn))
FFiigguurraa 44..9900 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass ddee mmaatteerriiaaiiss qquuee ssooffrreerraamm ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa..
((jj)) ((ll))
((mm)) ((nn))
FFiigguurraa 44..9900 -- MMaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass ddee mmaatteerriiaaiiss qquuee ssooffrreerraamm ffrraattuurraa ppoorr ffaaddiiggaa..
Macrofratografias de materiais que sofreram fratura por fadiga. 
43 
Fratura por fadiga em feixe de mola de caminhão. 44 
(o) 
(p) 
Macrofratografias de materiais que sofreram fratura por fadiga. 
45 
Fratura por fadiga em eixo de um britador utilizado na cominuição de minérios de ferro. 
46 
Fratura por fadiga em eixo de um britador utilizado na cominuição de minérios de ferro. 47 
Fratura por fadiga em tambor de desvio de correia transportadora de minérios de ferro. 48 
Fratura por fadiga em tambor de desvio de correia transportadora. 49 
Fratura por fadiga em chapa para fixação de buzina em um automóvel. 
50 
 
Fratura por fadiga de um eixo de carreta. 
Ensaios mecânicos em aço de um eixo de carreta fraturado 
51 
CP ensaiado em tração – eixo de carreta ; (a) macrofratografia; (b) microfratografias (MEV). 
(a) 
(b) 
(c) 
52 
 (a) 
 (b) (c) 
CPs ensaiados sob impacto – eixo de carreta; (a) macrofratografia; (b) e (c) microfratografias (MEV). 53 
Fratura por fadiga em eixo-pinhão redutor; aço semelhante ao do tipo AISI-SAE 4140; com concentrador de tensão. 
Outros exemplos de fraturas por fadiga 
54 
(a) 
(b) (c) 
Fadiga por contato em eixo para acionamento de um moinho; destaca-se: arrancamento de dentes; “marcas de praia”; “pites”. 
55 
(d) 
(e) 
Fadiga por contato em eixo para acionamento de um moinho; destaca-se: arrancamento de dentes; “marcas de praia”; “pites”. 
56 
Fadiga por contato em eixo para acionamento de um moinho;destaca-se: arrancamento de dentes; “marcas de praia”; “pites”. 
57 
(a) (b) 
Fadiga por contato em eixo de sistema de redutor de velocidade; presença de “pites” (problemas de lubrificação). 
58 
Fadiga por contato em eixo de um sistema de redutor de velocidade; presença de “pites” (problemas de lubrificação). 
59 
Fadiga por contato em eixo de um sistema de redutor de velocidade; presença de “pites” (problemas de lubrificação). 
60 
Fratura por fadiga em engrenagem. 
61 
Fratura por fadiga em engrenagem. 
62 
Fratura por fadiga em engrenagem. 
63 
Fratura por fadiga; sobrecarga? 
64 
Fadiga por contato; promove o “spalling” (arrancamento). 
65 
Fadiga por contato; promove o “spalling” (arrancamento). 
66 
(a) 
(b) (c) 
(d) 
Fadiga por contato em eixo pinhão de alta rotação, utilizado para redução de velocidade em bomba de polpa de minério de 
ferro de uma empresa mineradora. 
67 
(a) (b) 
(c) (d) 
Microfratografias correspondentes ao eixo pinhão; nota-se “lascamento” (spalling) e trincas na região de inclusões. 
68 
(f) (e) 
Microfratografias correspondentes ao eixo pinhão; nota-se “lascamento” (spalling) e trincas na região de inclusões. 
69 
(a) (b) 
Fratura por fadiga em um cilindro de laminação. 
70 
(a) (b) 
(c) (d) 
Eixo fraturado por fadiga – sistema de acionamento de forno horizontal para calcinação de alumina. 
71 
Fratura por fadiga – presença de degraus (“catracas”). 
72 
Fratura por fadiga em eixo recuperado. 
73 
Fratura por fadiga; presença de concentradores de tensão. 
74 
Fratura por fadiga em eixo; presença de concentradores de tensão. 
75 
Fratura por fadiga em eixo; presença de concentradores de tensão. 
76 
Fratura por fadiga em eixo; presença de concentradores de tensão. 77 
Fratura por fadiga em eixo; presença de concentradores de tensão. 78 
Fratura por fadiga em eixo; presença de concentradores de tensão. 79 
Fratura por fadiga em eixo; presença de concentradores de tensão. 
80 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
81 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 82 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 83 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
84 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
85 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
86 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
87 
Fratura de eixo de caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
88 
Fratura por fadiga de eixo de um moinho cônico 
(mineradora). 89 
Fratura de um eixo de uma prensa (1.500ton). 
90 
Fratura por fadiga em eixo de uma prensa. 91 
Fratura por fadiga em eixo de uma prensa. 92 
Fratura por fadiga em elemento de um trator de mineradora. 93 
Fratura por fadiga em uma mola (ônibus ou caminhão). 
94 
Fratura por fadiga em eixo. 
95 
Fratura por fadiga (“brusca”). 
96 
Fratura por fadiga; garras de máquina servohidráulica de ensaios mecânicos – INSTRON (25 ton.). 
97 
Fratura por fadiga; garras de máquina servohidráulica de ensaios mecânicos – INSTRON (25 ton.). 
98 
Fratura por fadiga; virabrequim. 99 
Fratura em bloco de motor (caminhão fora de estrada). 100 
Macrofratografia – eixo de um caminhão. 
101 
Macrofratografia – eixo de caminhão. 102 
Microfratografia (MEV) – eixo de caminhão. 103 
Microfratografia (MEV) – eixo de caminhão. 
104 
Microfratografia (MEV) – eixo de caminhão; ensaio de impacto. 
105 
Microfratografia (MEV) – eixo de caminhão; ensaio de tração. 
106 
Microestrutura heterogênea do aço (ABNT/AISI 4140) do eixo (de caminhão) fraturado; matriz 
martensítica revenida; presença de inclusões; ataque com Nital (2%). 
107 
C Mn Si P S Cr Ni Mo Cu Al 
0,535 1,029 0,235 0,013 0,080 0,769 0,211 0,255 0,160 0,027 
Macrofratografia; fratura por fadiga – eixo de bomba 
108 
Macrofratografia; fratura por fadiga; eixo. 
109 
110 
Microfratografia; fratura por fadiga; eixo; GEsFraM; MEV/EDS (MicroLab). 
111 
Microfratografia; fratura por fadiga; eixo; GEsFraM; MEV/EDS (MicroLab). 
Image Name: eixo-10 
 
Accelerating Voltage: 20.0 kV 
 
Magnification: 500 
Microfratografia; fratura por fadiga; eixo; GEsFraM; MEV/EDS (MicroLab). 
112 
Net Counts 
 C O Cr Fe Zn 
eixo-10_pt1 43 235 84 4928 39 
eixo-10_pt2 70 463 5018 13 
Weight % 
 C O Cr Fe Zn 
eixo-10_pt1 2.62 34.03S 0.64 61.67 1.04 
eixo-10_pt2 3.90 36.11S 59.66 0.32 
Atom % 
 C O Cr Fe Zn 
eixo-10_pt1 6.27 61.16 0.35 31.75 0.46 
eixo-10_pt2 8.89 61.75 29.23 0.13 
Compound % 
CO2 Cr2O3 Fe2O3 ZnO 
eixo-10_pt1 9.60 0.00 0.93 88.18 1.29 
eixo-10_pt2 14.30 0.00 85.30 0.40 
113 Microfratografia; fratura por fadiga; eixo; GEsFraM; MEV/EDS (MicroLab). 
Image Name: eixo-11 
 
Accelerating Voltage: 20.0 kV 
 
Magnification: 1600 
114 
Microfratografia; fratura por fadiga; eixo; GEsFraM; MEV/EDS (MicroLab). 
Macrofratografia; fratura por fadiga; eixo. 
115 
Macrofratografia; fratura por fadiga; eixo. 
116 
117 
Macrofratografia; fratura por fadiga; eixo. 
Fraturas em trilhos ferroviários e outros componentes de uma via permanente. 
94 
Fraturas em trilhos ferroviários – “Defeito de Jacaré”. 95 
Fraturas em trilhos ferroviários e outros componentes de uma via permanente. 96 
Fraturas em trilhos ferroviários. 121 
Fraturas em trilhos ferroviários. 
122 
Fraturas em trilhos ferroviários. 123 
Fraturas em trilhos ferroviários. 
124 
Fraturas em trilhos ferroviários; destaca-se a fratura acima do dormente. 
125 
Fraturas em trilhos ferroviários. 
Fraturas em trilhos ferroviários – região da solda (aluminotérmica). 
126 
Fadiga-corrosão 
 
 ((aa)) ((bb)) ((cc))
FFiigguurraa 44..9911 -- EExxeemmppllooss ddee ccaassooss ddee ffrraattuurraa ppoorr ccoorrrroossããoo--ffaaddiiggaa eemm aaççoo--ccaarrbboonnoo;; ((aa)) mmaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa;; ((bb)) ee ((cc))
mmiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass..
 
 ((aa)) ((bb)) ((cc))
FFiigguurraa 44..9911 -- EExxeemmppllooss ddee ccaassooss ddee ffrraattuurraa ppoorr ccoorrrroossããoo--ffaaddiiggaa eemm aaççoo--ccaarrbboonnoo;; ((aa)) mmaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa;; ((bb)) ee ((cc))
mmiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass..
 
 ((aa)) ((bb)) ((cc))
FFiigguurraa 44..9911 -- EExxeemmppllooss ddee ccaassooss ddee ffrraattuurraa ppoorr ccoorrrroossããoo--ffaaddiiggaa eemm aaççoo--ccaarrbboonnoo;;((aa)) mmaaccrrooffrraaccttooggrraaffiiaa;; ((bb)) ee ((cc))
mmiiccrrooffrraaccttooggrraaffiiaass..
Exemplos de casos de fratura por fadiga-corrosão em aço arbono; (a) macrofratografia; (b) e (c) microfratografias. 
127 
((aa)) ((bb))
((cc))
FFiigguurraa 44..9922 -- CCoorrrroossããoo--ffaaddiiggaa eemm ttuubboo ddee aaççoo iinnooxxiiddáávveell ffeerrrrííttiiccoo ddoo ttiippoo AAIISSII 440099 ssoollddaaddoo ppeelloo pprroocceessssoo EEWWRR
((EElleettrriicc RReessiissttaannccee WWeellddiinngg)) eemm mmeeiioo ccoonntteennddoo ccoonnddeennssaaddoo ssiinnttééttiiccoo ((ppHH  33,,00));; ((aa)) eennssaaiioo nnaa mmááqquuiinnaa
sseerrvvoohhiiddrrááuulliiccaa IINNSSTTRROONN 2255 ttoonn..;; ((bb)) ssuuppeerrffíícciiee ddee ffrraattuurraa ddoo CCPP;; ((cc)) ddeessttaaqquuee ddaa rreeggiiããoo ddaa ssoollddaa oonnddee ffoorraamm
nnuucclleeaaddaass ttrriinnccaass..
((aa)) ((bb))
((cc))
FFiigguurraa 44..9922 -- CCoorrrroossããoo--ffaaddiiggaa eemm ttuubboo ddee aaççoo iinnooxxiiddáávveell ffeerrrrííttiiccoo ddoo ttiippoo AAIISSII 440099 ssoollddaaddoo ppeelloo pprroocceessssoo EEWWRR
((EElleettrriicc RReessiissttaannccee WWeellddiinngg)) eemm mmeeiioo ccoonntteennddoo ccoonnddeennssaaddoo ssiinnttééttiiccoo ((ppHH  33,,00));; ((aa)) eennssaaiioo nnaa mmááqquuiinnaa
sseerrvvoohhiiddrrááuulliiccaa IINNSSTTRROONN 2255 ttoonn..;; ((bb)) ssuuppeerrffíícciiee ddee ffrraattuurraa ddoo CCPP;; ((cc)) ddeessttaaqquuee ddaa rreeggiiããoo ddaa ssoollddaa oonnddee ffoorraamm
nnuucclleeaaddaass ttrriinnccaass..
((aa)) ((bb))
((cc))
FFiigguurraa 44..9922 -- CCoorrrroossããoo--ffaaddiiggaa eemm ttuubboo ddee aaççoo iinnooxxiiddáávveell ffeerrrrííttiiccoo ddoo ttiippoo AAIISSII 440099 ssoollddaaddoo ppeelloo pprroocceessssoo EEWWRR
((EElleettrriicc RReessiissttaannccee WWeellddiinngg)) eemm mmeeiioo ccoonntteennddoo ccoonnddeennssaaddoo ssiinnttééttiiccoo ((ppHH  33,,00));; ((aa)) eennssaaiioo nnaa mmááqquuiinnaa
sseerrvvoohhiiddrrááuulliiccaa IINNSSTTRROONN 2255 ttoonn..;; ((bb)) ssuuppeerrffíícciiee ddee ffrraattuurraa ddoo CCPP;; ((cc)) ddeessttaaqquuee ddaa rreeggiiããoo ddaa ssoollddaa oonnddee ffoorraamm
nnuucclleeaaddaass ttrriinnccaass..
 
(a) 
(e) 
Fadiga-corrosão em tubo de aço inoxidável ferrítico do tipo ABNT 409 soldado pelo processo EWR (Eletric Resistance Welding) em 
meio contendo condensado sintético (pH  3,0); (a) ensaio na máquina servohidráulica INSTRON 25 ton.; (b) superfície de fratura do 
CP; (c) destaque da região da solda onde foram nucleadas trincas; (d) e (e) evolução do trincamento vista em um MEV. 
(b) 
(c) 
(d) 
128 
Fratura por Fluência 
129 
Incêndio em Ouro Preto/MG, 2003. 
130 
Incêndio em Ouro Preto/MG, 2003. 
131 
132 
Recuperação após incêndio em Ouro Preto/MG, 2006. 
AA ccoonnddiiççããoo ddee ttrraabbaallhhoo eemm ““aallttaass”” tteemmppeerraattuurraass ppooddee lleevvaarr aa mmooddiiffiiccaaççõõeess mmiiccrrooeessttrruuttuurraaiiss ddoo ttiippoo::
 mmaaiioorr mmoobbiilliiddaaddee ddee ddiissccoorrddâânncciiaass –– ppoossssiibbiilliiddaaddee ddee eessccaallaaggeemm;;
 aattiivvaaççããoo ddee nnoovvooss mmeeccaanniissmmooss ddee ddeeffoorrmmaaççããoo;;
 eessttaabbiilliiddaaddee ddee ffaasseess –– rreeccrriissttaalliizzaaççããoo ee ccrreesscciimmeennttoo ddee ggrrããooss aa ppaarrttiirr ddee uummaa eessttrruuttuurraa ddeeffoorrmmaaddaa aa ffrriioo,,
ssuuppeerreennvveellhheecciimmeennttoo ddee uummaa eessttrruuttuurraa ddee ppaarrttííccuullaass pprreecciippiittaaddaass,, eettcc;;
 ooxxiiddaaççããoo ccaattaassttrróóffiiccaa ee ppeenneettrraaççããoo iinntteerrggrraannuullaarr ddee óóxxiiddoo..
PPrroocceessssoo ddee fflluuêênncciiaa::
 EEssttáággiioo II:: pprriimmáárriioo oouu ttrraannssiieennttee,, eemm qquuee aa ccaarrggaa éé aapplliiccaaddaa,, oo mmaatteerriiaall ssooffrree uumm aalloonnggaammeennttoo iinnssttaannttâânneeoo,, ee
ddeeffoorrmmaa--ssee ccoomm vveelloocciiddaaddee ddeeccrreesscceennttee;; ooccoorrrreemm aalltteerraaççõõeess nnaa ssuubbeessttrruuttuurraa ddee ddiissccoorrddâânncciiaass,, qquuee ddiiffiiccuullttaamm oo
mmoovviimmeennttoo ddaass mmeessmmaass;;
 EEssttáággiioo IIII:: sseeccuunnddáárriioo,, ddee ttaaxxaa ccoonnssttaannttee oouu qquuaassee vviissccoossoo,, eemm qquuee oo mmaatteerriiaall ddeeffoorrmmaa--ssee ccoomm vveelloocciiddaaddee
aapprrooxxiimmaaddaammeennttee ccoonnssttaannttee;; ssuubbeessttrruuttuurraa eessttáávveell ddee ddiissccoorrddâânncciiaass;; bbaallaannççoo ddiinnââmmiiccoo eennttrree eenndduurreecciimmeennttoo ee
rreeccuuppeerraaççããoo;;
 EEssttáággiioo IIIIII:: tteerrcciiáárriioo,, eemm qquuee aa vveelloocciiddaaddee ddee ddeeffoorrmmaaççããoo nnoovvaammeennttee ccrreessccee,, cchheeggaannddoo àà ffrraattuurraa;; ooccoorrrree ppaarraa
eelleevvaaddooss nníívveeiiss ddee ccaarrrreeggaammeennttoo ee//oouu tteemmppeerraattuurraa;; oo bbaallaannççoo eennttrree eenndduurreecciimmeennttoo ee rreeccuuppeerraaççããoo éé ppeerrddiiddoo,,
ddeevviiddoo aa aallgguummaa iinnssttaabbiilliiddaaddee mmeettaallúúrrggiiccaa:: eessttrriiccççããoo llooccaalliizzaaddaa,, ccoorrrroossããoo,, ffrraattuurraa iinntteerrggrraannuullaarr,,
mmiiccrrooccaavviiddaaddeess,, pprreecciippiittaaççããoo ddee ppaarrttííccuullaass ffrráággeeiiss ddee sseegguunnddaa--ffaassee,, rreeccrriissttaalliizzaaççããoo ddee ggrrããooss,, eettcc..
133 
aa)) DDeesslliizzaammeennttoo::
 ooppeerraaççããoo ddee nnoovvooss ssiisstteemmaass ddee ddeesslliizzaammeennttoo
 bbaannddaass ddee ddeesslliizzaammeennttoo mmaaiiss ggrroossssaass ee mmaaiiss llaarrggaammeennttee eessppaaççaaddaass
bb)) FFoorrmmaaççããoo ddee ssuubbggrrããooss::
 rreeaarrrraannjjoo ddee ddiissccoorrddâânncciiaass,, ffoorrmmaannddoo ccoonnttoorrnnooss ddee bbaaiixxoo âânngguulloo ee uummaa eessttrruuttuurraa ddee ssuubbggrrããooss
 pprreeddoommiinnâânncciiaa eemm mmeettaaiiss ccoomm eelleevvaaddaa eenneerrggiiaa ddee ffaallhhaa ddee eemmppiillhhaammeennttoo,, uummaa vveezz qquuee ppaarraa mmeettaaiiss ccoomm bbaaiixxaa
eenneerrggiiaa ddee ffaallhhaa ddee eemmppiillhhaammeennttoo hháá uummaa tteennddêênncciiaa ppaarraa rreeccrriissttaalliizzaaççããoocc)) EEssccoorrrreeggaammeennttoo ddee ccoonnttoorrnnooss ddee ggrrããooss
 pprroocceessssoo ddee cciissaallhhaammeennttoo qquuee ooccoorrrree nnaa ddiirreeççããoo ddoo ccoonnttoorrnnoo ddee ggrrããoo,, aa ppaarrttiirr ddoo mmoovviimmeennttoo ddee ggrrããooss aaddjjaacceenntteess
 pprroommoovviiddoo ppoorr aauummeennttoo ddee tteemmppeerraattuurraa ee//oouu ddiimmiinnuuiiççããoo ddaa ttaaxxaa ddee ddeeffoorrmmaaççããoo
 ooccoorrrree ddeessccoonnttiinnuuaammeennttee ccoomm oo tteemmppoo,, ccoomm uumm ddeessllooccaammeennttoo nnããoo uunniiffoorrmmee aaoo lloonnggoo ddoo ccoonnttoorrnnoo ddee ggrrããoo
 ccoonnsseeqqüüêênncciiaa:: iinniicciiaaççããoo ddoo pprroocceessssoo ddee ffrraattuurraa nnooss ccoonnttoorrnnooss ddee ggrrããoo
FFrraattooggrraaffiiaa:: 
 FFrraattuurraa ttrraannssggrraannuullaarr:: iinniicciiaa--ssee uummaa eessttrriiccççããoo aaoo ffiinnaall ddoo eessttáággiioo IIII,, ee aa ddeeffoorrmmaaççããoo ccoonncceennttrraa--ssee nneessttaa rreeggiiããoo
aattéé aa ffrraattuurraa ffiinnaall;; éé ccaarraacctteerriizzaaddaa ppeellaa pprreesseennççaa ddee ddeeffoorrmmaaççããoo pplláássttiiccaa ggeenneerraalliizzaaddaa nnaa rreeggiiããoo pprróóxxiimmaa àà
ffrraattuurraa..
 FFrraattuurraa iinntteerrggrraannuullaarr:: eessccoorrrreeggaammeennttoo ddee ccoonnttoorrnnoossddee ggrrããooss ccoomm aappaarreecciimmeennttoo ddee ttrriinnccaass eemm ccuunnhhaa,, aa ppaarrttiirr ddee
ppoonnttooss ttrriippllooss ddee ccoonnttoorrnnooss ddee ggrrããooss ((bbaaiixxaass tteemmppeerraattuurraass ee aallttaass tteennssõõeess)) ee,, ccaavviiddaaddeess,, eemm ddeeggrraauuss ddee ccoonnttoorrnnooss ddee
ggrrããooss oouu pprreecciippiittaaddooss ((aallttaass tteemmppeerraattuurraass ee bbaaiixxaass tteennssõõeess));; éé ccaarraacctteerriizzaaddaa ppeellaa pprreesseennççaa ddee ggrraannddee nnúúmmeerroo ddee ttrriinnccaass
iinntteerrggrraannuullaarreess nnaass rreeggiiõõeess aaddjjaacceenntteess àà ffrraattuurraa pprriinncciippaall..
Mecanismos de Deformação 
134 
(a) (b) (c) 
Deslizamento
Tensão
aplicada
Cavidade
“Cavitação tipo-w” em ponto triplo de contornos de grão. 
“Cavidades tipo-w” nucleadas em contornos de grão (setas); (a) cobre; liga Inconel 625; (c) liga Incoloy 800; MEV. 
135 
(a) (b) 
Tensão
aplicada
Cavidades
“Cavitação tipo-r” em contornos de grão; normal ao eixo de tensão. 
“Cavidades tipo-r” nucleadas em contornos de grão (setas); (a) cobre; (b) liga PE-16; MEV. 
136 
 ((aa)) ((bb)) ((aa)) ((bb))
Macrofratografias de ligas a base de níquel fraturadas por fluência; (a) evolução de trincas; (b) deformação plástica 
localizada (estricção). 
137 
Exemplo: Carros Torpedo 
Representação esquemática de um carro torpedo. 
Fotografia de um carro torpedo da Cia AMT 
 sob ação de radiação. 
Fotografia de um carro torpedo da Cia AMT. 
138 
139 
Máquina para ensaios de fluência com carga constante. 
(CDTN/CNEN) 
140 
Máquina para ensaios de fluência com carga constante. 
(CDTN/CNEN) 
Ensaio de fluência: equipamentos 
 
 
 
 
 
 
CPs ensaiados sob fluência. 141 
Trincamento e fratura por fluência; tubulações. 
142 
Tubos de aços de caldeira; rompimento por fluência. 
143 
Fratura em Ambientes Corrosivos – Tipos de Corrosão 
144 
Fratura em Ambientes Corrosivos – Corrosão por Pites 
145 
 
Mecanismo de corrosão por pite (pitting) 
( FONTANA, 2010). 
 pH  
 
Tensão
(tração)
Material
susceptível
Meio
corrosivo
CST
Figura 4.92 - Três condições simultâneas requeridas para ocorrer CST,
além do tempo
Três condições simultâneas requeridas para ocorrer CST, além do tempo. 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
146 
 
 
Influência de fatores mecânicos e eletroquímicos na corrosão sob tensão. 
147 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
 
 
((aa)) 
 
Representação esquemática mostrando um modelo de ruptura de filme; (a) geral; 
148 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
 Meio
 Filme passivo
Trinca
parada
Planos de
deslizamento
 
((bb)) 
 
 (b) deformação plástica com geração de degraus na superfície – ruptura de filme; 
Meio corrosivo
Repassivação
lenta
Óxido plástico
 e
degrau pequeno
Óxido frágil
e
repassivação
rápida
Óxido frágil
e
 sem repassivação
 (c) 
(c) evolução do mecanismo de CST. 149 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
 Aspectos fratográficos da CST: 
 Macroscopicamente: a fratura é sempre frágil, mesmo em materiais com comportamento dúctil
 (ex.: aços inoxidáveis austeníticos);
 Geralmente, a fratura ocorre em um plano perpendicular à tensão aplicada;
 Microscopicamente: fratura transgranular ou intergranular; presença de facetas de clivagem;
 Dependendo do nível de tensão aplicado ao material, pode ocorrer o surgimento de ramificações
 de trincas.
(a) (b) 
Corpos de prova trincados por corrosão sob tensão: (a,b,c,d) – sistema: aço inoxidável austenítico ABNT 304/soluções 
contendo cloretos (pH  0,0), temperatura ambiente. CPs: (a,b) tração liso; (c,d) tração com entalhe. 
150 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
(c) (d) 
Continuação: (c,d) – CPs com entalhe. 
151 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
(a) 
(b) 
Corpos de prova lisos trincados por corrosão sob tensão; sistema: aço inoxidável austenítico ABNT 304/soluções contendo 
cloretos (pH  0,0), temperatura ambiente; (a) CP sendo ensaiado; (b) CP trincado por CST antes da ruptura. 
 
152 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
Corpo de prova liso trincado por corrosão sob tensão; sistema: aço inoxidável austenítico ABNT 304/soluções contendo 
cloretos (pH  0,0), temperatura ambiente. 
153 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
(a) 
(b) 
(c) 
(d) 
Corpos de prova ensaiados por corrosão sob tensão (deformação constante); (a,b) aço inoxidável duplex 2205/solução com 
42% (massa) MgCl2 (143
oC); (c,d) aço inoxidável ferrítico ABNT 444 soldado com aço inoxidável austenítico ABNT 
316LSi/ solução com 1M HCl (pH  0,0); temperatura ambiente. 
154 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
155 
Máquina de ensaio de CST do Laboratório de Corrosão 
(DEMET/Escola de Minas/UFOP) 
 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
156 
Célula eletroquímica; ensaio de CST do Laboratório de Corrosão 
(DEMET/Escola de Minas/UFOP) 
 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
(a) 
(b) 
 
Ruptura mecânica 
(fratura dúctil) 
Pré-trinca 
(fadiga) 
 CST 
 Ruptura mecânica 
(fratura frágil) 
 
(c) 
Corpos de prova ensaiados com carga constante em corrosão sob tensão - sistemas: (a) aço inoxidável austenítico ABNT 
304/3,5% (massa) NaCl (100°C) – CP do tipo TN-DCB (duplo entalhe; sem pré-trinca por fadiga); (b, c) aço inoxidável 
ferrítico ABNT 444 soldado com aço inoxidável austenítico ABNT 316LSi/ solução com 1M HCl (pH  0,0); temperatura 
ambiente; CP do tipo tração-compacto - C(T). 157 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
CP fraturado mecanicamente após ensaio de CST. 
CPs ensaiados em corrosão sob tensão; (a) aço inoxidável duplex (2205)/2205/solução com 42% (massa) MgCl2 (143
oC); 
(b) aço inoxidável ferrítico ABNT 444 soldado com aço inoxidável austenítico ABNT 316LSi/ solução com 1M HCl 
(pH  0,0); temperatura ambiente. 
(a) (b) 
158 
(d) 
(e) 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
CPs de aço inoxidável duplex (2205) ensaiados em corrosão sob tensão; solução aquosa com 42% (massa) MgCl2 (143
oC); 
 (a) sem solda; (b) com solda (material de adição aço ABNT 316LSi); (c) não sofreu corrosão sob tensão; apenas fratura dúctil. 
(a) 
(b) 
(c) 
159 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
Fotomicrografias de CPs que sofreram corrosão sob tensão; sistema aço inoxidável austenítico do tipo ABNT 304/cloretos; 
(a) trincas típicas; (b) trincas transgranulares; ataque: HCl/HNO3. 
(a) (b) 
160 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
Microfratografias de CPs trincados por CST; sistema: aço inoxidável duplex 2205/42% MgCl2 (143
oC); (a,b) 1000 X; 
(c) 2000 X ; MEV; nota-se o aspecto frágil da fratura. 
(a) 
(b) 
(c) 
161 
Fratura por Corrosão Sob Tensão 
Microfratografias de CP trincado por CST; sistema: aço inoxidável duplex “2205”/42% MgCl2 (143
oC); (a) 500 X; 
(b) 1600 X ; (c) 800X; MEV. 
(b) 
(c) 
162 
Pré-trinca
por fadiga
CST
(a) 
Microfratografias de CP ensaiado por CST (carga constante – tensão aplicada de 223MPa); aço inoxidável UNS S31803 
(“2205”) recozido a 1300°C / solução aquosa com 42% MgCl2 (143°C); (a) fratura frágil (CST), 2000X; (b) transição: fratura 
frágil (CST)/ruptura mecânica (dúctil), 1000X; (c) idem (b), mas 2000X; MEV (NanoLab). 
163 
(a) (b) (c)(a) (b) (c)
Figura 4.98 - Degradação de elementos estruturais de uma ponte metálica em função do fenômeno de corrosão
(a) e (b); pites e trinca por corrosão sob tensão em tubo de serpentina de aço inoxidável AISI
304 em meio contendo íons cloretos (c).
 
 (a) (b) (c)
Figura 4.98 - Degradação de elementos estruturais de uma ponte metálica em função do fenômeno de corrosão
(a) e (b); pites e trinca por corrosão sob tensão em tubo de serpentina de aço inoxidável AISI
304 em meio contendo íons cloretos (c).
 
 (a) (b) (c)
Figura 4.98 - Degradação de elementos estruturais de uma ponte metálica em função do fenômeno de corrosão
(a) e (b); pites e trinca por corrosão sob tensão em tubo de serpentina de aço inoxidável AISI
304 em meio contendo íons cloretos (c).
(a) (b) 
(c) 
Degradação de elementos estruturais de uma ponte metálica em função do fenômeno de corrosão (a) e (b); pites e trinca por 
corrosão sob tensão em tubo de serpentina de aço inoxidável ABNT 304 em meio contendo íons cloretos (c). 
164 
Ranking comparativo de resistência à corrosão de materiais em seis meios. 
Fonte: ASHBY, M.F. Materials Selection In Mechanical Design, 2000. 165 
Região do vértice
da trinca
Tensão
local Zona de
fratura
Reação de
fragilização
Etapas:
1. Transporte da fase gasosa
2. Adsorção física
3. Adsorção química dissociativa
4. Entrada de hidrogênio
5. Difusão
Representação esquemática de um possível modelo de mecanismo de fragilização pelo hidrogênio. 
Representação esquemática de diferentes formas de propagação de trincas por fragilização pelo hidrogênio como função do 
nível de intensidade de tensão (K): (a) “altos” níveis de K; (b) níveis intermediários de K; (c) “baixos” níveis de K. 
Fratura por Hidrogênio (Fragilização por Hidrogênio) 
166 
Representação esquemática de fragilização por dissolução anódica em sistemas de deslizamento (a) e por hidrogênio em 
meios aquosos (b). (1) Difusão no líquido; (2) Descarga e redução; (3) Recombinação pelo hidrogênio adsorvido; (4) Difusão 
na superfície pelo átomo adsorvido; (5) Absorção de hidrogênio pelo metal; (6) Difusão de hidrogênio absorvido. 
167 
Figura esquemática das variáveis metalúrgicas que afetam a passivação de aços inoxidáveis. 
(a) (b) (c) 
Representação esquemática da precipitação de carbonetos de cromo em contornos de grão (a,b), e microestrutura resultante do 
tratamento térmico à 675°C, durante 15 minutos, resfriamento ao ar, revelada pelo ataque ao ácido oxálico a 10% (massa); 400X (c). 
Corrosão Intergranular 
168 
(d) 
Corrosão intergranular na zona termicamente afetada em um aço ABNT 304 com 0,05% (massa) de carbono (d). 
Corrosão Intergranular 
169 
Classificam-se os diferentes tipos de desgaste como:
a) Desgaste por aderência
 Desgaste brando ou com oxidação
 Desgaste severo ou metálico
b) Desgaste abrasivo
 Abrasão sob “baixas” tensões
 Abrasão sob “altas” tensões
 Abrasão por sulcamento
c) Desgaste erosivo
 Erosão por colisão
 Erosão por cavitação
d) Desgaste por vibração (fretting)
Fratura por Desgaste 
170 
Erosão
Cavitação Vibração
Representação esquemática de desgastes por erosão, cavitação e vibração. Contato – união
(soldagem)
Deformação-ruptura Partículas abrasivas
Asperezas
Representação esquemática da evolução do atrito em superfícies gerando partículas; (a) coalescência; (b) deformação-
ruptura; (c) desprendimento de partículas. 
Desgaste por Aderência 
171 
Carga (W)
Direção do
movimento
Metal removido pela
partícula abrasiva
Diâmetro da
partícula
abrasiva
Superfície
abrasivaDistância movida pela
partícula abrasiva
Diâmetro
da partícula
abrasiva
Direção do
esforço
Ângulo de
ataque
Metal removido pela
partícula abrasiva
Superfície
abrasiva
Representação esquemática de dois tipos de aplicação de forças em partículas presentes nas superfícies de materiais. 
Desgaste Abrasivo 
172 
 
 (a) (b)
Figura 4.104 - Fotografias de corpos-moedores utilizados em moinhos de bola; nota-se o
intenso desgaste do material comparando-o sem uso em relação ao
desgastado.
Fotografias de corpos moedores utilizados em moinhos de bola; nota-se o intenso desgaste do material comparando-o sem 
uso em relação ao desgastado. 
173 
 
(a) (b)
(c)
Figura 4.105 - Casos de patologia; (a) corrosão-erosão; (b) degradação generalizada em rotor de
bomba submersa; (c) corrosão-erosão em aço inoxidável CN-7M/H2SO4 a quente.
Casos de patologia: (a) corrosão-erosão; (b) degradação por cavitação em rotor de bomba submersa. (c) corrosão-erosão em 
aço inoxidável CN-7M/H2SO4 a quente. 
 
(a) (b)
(c)
Figura 4.105 - Casos de patologia; (a) corrosão-erosão; (b) degradação generalizada em rotor de
bomba submersa; (c) corrosão-erosão em aço inoxidável CN-7M/H2SO4 a quente.
 
(a) (b)
(c)
Figura 4.105 - Casos de patologia; (a) corrosão-erosão; (b) degradação generalizada em rotor de
bomba submersa; (c) corrosão-erosão em aço inoxidável CN-7M/H2SO4 a quente.
(a) (b) 
(c) 
Desgaste Erosivo 
174 
(a) (b) 
Chapa de um aço ABNT 1513 desgastada (seta) e trincada; utilizada no sistema de proteção da carcaça do ventilador de um 
rotor de uma empresa mineradora. 
Desgaste em componentes estruturais; (a) desgaste com ruptura; (b) desgaste abrasivo. 
(a) (b) 
Desgaste por Vibração 
175 
Continuação: (c) desgaste por vibração; (d) desgaste por vibração causando fratura por fadiga. 
(c) 
(d) 
176 
(a) 
(b) 
Corrosão-erosão em rotor de uma bomba TRW; sistema: ferro fundido/solução de H2SO4. Fonte: GEsFraM/UFOP. 
177 
178 Rotor desgastado; indústria mineradora. 
Moinho vertical; 
trincamento e desgaste de 
placa; elementos 
desgastados. 
179 
Fraturas em Juntas Soldadas 
Trincas de Solidificação 
Representações esquemáticas de trincamento no centro do cordão em um passe único de alta penetração. 
180 
Fraturas em Juntas Soldadas 
Trincas de solidificação 
Representação esquemática de trincas a quente em soldas; 
(1) trinca longitudinal na zona termicamente afetada; (2) trinca longitudinal na zona fundida; (3) trinca de cratera (geralmente 
gerada no término do cordão de solda). 
181 
Trinca de solidificação em alumínio comercialmente puro soldado pelo processo GMAW (Gas Metal Arc Welding) 
ou MIG (Metal Inert Gas). 
182 
Trincamento em região próxima e em cordão de solda; caminhão “fora de estrada” (150 ton). 
183 
Representação esquemática cordões de solda em função da velocidade de soldagem; é sempre desejável o caso (a), na forma 
elíptica, com baixas velocidades de soldagem em relação ao caso (b), em gota, com altas velocidades, que promove uma 
estrutura favorável à propagação de trincas na região central do cordão. 
184 
Trincas Induzidas por Hidrogênio 
Representação esquemática de um mecanismo de difusão e trincamento por hidrogênio na ZTA de um material soldado; com a 
decomposição da austenita () na ZF, parte se difunde para a ZTA que ainda não se transformou;  - ferrita, Fe3C – cementita. 
185 
Trincamento por fragilização pelo hidrogênio na zona termicamente afetada em um aço baixo-carbono soldado com eletrodorevestido; 18 X. 
186 
Trincamento por hidrogênio, na ZTA, em solda de filete em um aço ABNT 1040; 4,5X. 
187 
Trincamento na ZTA em um aço de baixa liga; 8X. 
188 
189 
Efeito do pré-aquecimento na fragilização por hidrogênio de um aço de alta resistência mecânica. 
Trincas devido à Falta de Fusão e de Penetração 
Representação esquemática de juntas soldadas com falta de fusão; (a) na lateral; (b) na raiz da solda. 
(a) (b) 
(a) (b) 
Representação esquemática de juntas soldadas com falta de penetração; (a) solda com enchimento em apenas um lado; (b) 
solda com enchimento em dois lados. 
190 
Junta de topo, com chanfro em V; falta de fusão na face do chanfro de uma solda (seta). 
Falta de penetração na raiz de uma solda de topo, gerando fresta e trincamento por corrosão sob tensão em meio contendo 
hidróxido de sódio. 
191 
Trincamento por Decoesão Lamelar 
Representação esquemática de tipo de trinca ocasionada por trincamento lamelar. 
192 
Micrografia apresentando inclusão alongada de MnS no metal; de base (a) e macrografia mostrando a presença de trinca por 
decoesão lamelar no MB próximo a ZTA. 
193 
Decoesão lamelar na ZTA de uma junta de topo 
multipasse. 
Princípios de (a) almofadamento (amanteigamento) 
 e (b) almofadamento durante a própria soldagem para reduzir o risco de decoesão lamelar. 
Decoesão lamelar na ZTA de um aço C-Mn soldado. 
194 
Representação esquemática do fenômeno da decoesão lamelar de uma junta soldada em filete (de canto): (a) projeto 
inadequado; (b) projeto adequado. 
195 
Falha de uma tubulação pressurizada de uma turbina; (a) trincamento na tubulação; (b) microestrutura da região da solda, 
mostrando o trincamento por decoesão lamelar. 
196 
Trincas por Liquação 
 
Outros possíveis “defeitos” na ZTA incluem trincas de liquação causadas pela fusão de constituintes de 
baixo ponto de fusão presentes nos contornos de grão, resultando em microtrincas que podem 
posteriormente formar sítios de propagação de trincas maiores. 
197 
Mecanismo de formação e controle de trinca de liquação; 
(a) modo de solidificação austenítico; (b) modo de solidificação ferrítico. 
198 
Micrografias mostrando o fenômeno de liquação em contornos de grão de uma solda de alumínio (a); 
trinca por liquação na ZTA logo abaixo da linha de fusão (liga de níquel) (b). 
199 
Mordedura em um cordão de solda 
Solda apresentando mordedura
200 
Causas do surgimento de mordedura em um cordão de solda: 
 
- Corrente muito alta; 
- Arco muito longo; 
- Manuseio incorreto do eletrodo; 
- Velocidade de soldagem muito alta; 
- Arco elétrico apresentando sopro lateral; 
- Junta com chanfro estreito. 
Prevenção: 
 
- Diminuir a corrente da máquina de soldagem; 
- Encurtar o arco aproximando-o da poça de solda; 
- Movimentar o eletrodo (tecimento), de modo a promover a fusão do MB e a 
deposição de metal de adição necessária; 
- Diminuir a velocidade de soldagem; 
- Evitar o sopro lateral a partir de: 
 1) inclinação do eletrodo na direção do sopro magnético, principalmente nas 
proximidades dos extremos das partes a unir; 
 2) trocar a posição da garra do cabo de retorno da máquina de soldagem; 
 3) evitar ou modificar a posição de objetos facilmente magnetizáveis; 
 4) usar um transformador de energia ao invés de um retificador (trocar CC por CA); 
 5) aumentar o ângulo do chanfro. 
201