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CAPÍTULO 7 
CORROSÃO SOB TENSÃO 
 
 A corrosão sob tensão, também chamada de corrosão conjunta, ocorre em metal submetido a uma 
força mecânica de origem externa e/ou interna, causando à perda considerável de massa do metal ou à sua 
fratura frágil sem perda notável de massa. Dependendo do meio, do metal e do tipo de ação mecânica, a 
corrosão conjunta pode se manifestar sob a forma de corrosão não-fraturante, corrosão fraturante, 
corrosão fraturante pelo hidrogênio, corrosão sob fadiga, corrosão sob atrito e corrosão com erosão. 
 
1 Corrosão não-fraturante 
 
A corrosão não-fraturante ocorre em metal submetido às tensões estáticas de tração e/ou de 
compressão que não originam em superfície metálica as trincas, causando à perda considerável de massa 
do metal tencionado. 
Em meios não eletrolíticos e eletrolíticos, a corrosão não-fraturante pode proceder através de um 
dos seguintes mecanismos, ou pela combinação deles: mecanismo de deformação e de adsorção. 
 
1.1 Mecanismo de deformação 
 
Em meio não eletrolítico, a corrosão química mais rápida do metal deformado é atribuída a um 
acumulo de energia elástica pelo metal que apresenta maior afinidade química ao reagente (Fig.1a). 
Em meio eletrolítico, a corrosão eletroquímica mais rápida do metal deformado é atribuída a uma 
diminuição de sobretensão anódica do metal devido ao deslocamento da curva de polarização anódica 
para os potenciais mais eletronegativos (Fig.1b). 
A aceleração da corrosão não-fraturante através do mecanismo de deformação tem um limite, a 
saber, o acréscimo na taxa de corrosão não ultrapassa geralmente de 25% (Fig.1c). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1. Efeito de deformação elástica de metal na corrosão química e eletroquímica. 
 
1.2 Mecanismo de adsorção 
 
 O mecanismo de adsorção consiste em polarização elétrica da superfície metálica, quando 
submetida às tensões de tração ou de compressão, que atrai ou repulsa os cátions (C) e anions (A) 
presentes em meio eletrolítico, dependendo do tipo de sua polarização, negativa ou positiva (Fig.2). 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 2. Polarização elétrica negativa e positiva da superfície metálica tracionada (a) e comprimida (b). 
+Ee 
Densidade de corrente 
Enea(Med) 
−Ee 
Enec 
Mend – metal não deformado 
Med – metal deformado 
Enea(Mend) 
ηa(Mend) ηa(Med) 
Deformação 
A
fin
id
ad
e 
qu
ím
ic
a 
(−∆
G
) 
Mend Med Med T
ax
a 
d
e 
co
rr
o
sã
o
 (
T M
) 
∆TM=25% 
Deformação 
Mend Med Med 
b) c) a) 
a) tensões de tração; polarização negativa 
σt σt 
C C C 
A A 
C 
A A 
b) tensões de compressão; polarização positiva 
σc σc 
A A A 
C C 
A 
C 
 116
Dependendo do tipo de polarização elétrica da superfície metálica e da natureza eletroquímica das 
espécies iônicas presentes no meio, a corrosão pode ser estimulada ou não. 
Se no meio estiverem presentes os cátions de hidrogênio (H+) e a superfície metálica (Fig.3): 
a) for negativamente polarizada, a corrosão será essencialmente estimulada 
b) for positivamente polarizada, a corrosão não será estimulada pelo este mecanismo. 
 Se no meio estiverem presentes os ânions de hidrosulfeto (HS−) e a superfície metálica (Fig.3): 
c) for negativamente polarizada, a corrosão não será estimulada pelo este mecanismo 
d) for positivamente polarizada, a corrosão será inibida. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3. Efeito de polarização elétrica negativa e positiva da superfície metálica na corrosão. 
 
 
2 Corrosão fraturante 
 
A corrosão fraturante ocorre em metal submetido às tensões estáticas de tração que originam em 
superfície metálica as trincas, causando à fratura frágil (ruptura) do metal, sem perda notável de sua 
massa, sob uma tensão de tração (σrm) inferior ao limite de escoamento (σe) deste metal (Fig.4). 
A cinética de corrosão fraturante procede em duas etapas sucessivas: nucleação de trincas na 
superfície metálica e propagação de trincas no interior do metal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4. Diagrama tensão – deformação para um metal. 
Deformação (ε) 
 σe - limite de escoamento 
 
σrm - tensão de ruptura na 
presença do meio corrosivo T
en
sã
o
 d
e 
tr
aç
ão
 (σ t
) σr 
σe 
σlr 
σrm 
σlr - limite de resistência na 
ausência do meio corrosivo 
σr - tensão de ruptura na 
ausência do meio corrosivo 
T
ax
a 
d
e 
co
rr
o
sã
o
 (
%
) 
0 Tensão de tração (σt) 
∆TM=100% 
a) 
100 
200 
0 Tensão de compressão (σc) 
T
ax
a 
d
e 
co
rr
o
sã
o
 (
%
) 
∆TM=30% 
b) 
100 
130 
H+↓ 
σt σt 
H+↑ 
σc σc 
pH=5 
pH=5 
T
ax
a 
d
e 
co
rr
o
sã
o
 (
%
) 
0 Tensão de compressão (σc) 
d) 
100 
T
ax
a 
d
e 
co
rr
o
sã
o
 (
%
) 
0 Tensão de tração (σt) 
∆TM=30% 
c) 
100 
130 
HS−−−−↑ 
σt σt 
HS−−−−↓ 
σc σc pH=8 
pH=8 
 117
2.1 Nucleação de trincas 
 
A nucleação de trincas ocorre em certos locais da superfície metálica onde as tensões de tração 
(σt) estão mais concentradas e superam a resistência mecânica do metal (Fig.5). 
Na ausência do meio corrosivo e sob uma tensão de tração invariável, as trincas permanecem 
estáveis, isto é, não penetram no interior do metal, sendo que, ao redor das trincas e especificamente em 
frente da ponta de trinca o metal está extremamente deformado. 
Na presença do meio corrosivo, as trincas permanecem estáveis até um determinado tempo de 
exposição, chamado de tempo de incubação (τin), que depende do metal, do meio e da tensão de tração 
aplicada, sendo maior para menores tensões (Fig.6). Em tempos de exposição menores de incubação, o 
metal sofre a corrosão não-fraturante, ou seja, não fratura-se. Em tempos de exposição maiores de 
incubação, as trincas penetram no interior do metal, ou seja, o metal sofre a corrosão fraturante. 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Nucleação de trincas que permanecem estáveis na superfície metálica tracionada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 6. Tempo de incubação de trincas em função de tensão de tração aplicada. 
 
 
2.2 Propagação de trincas 
 
 A propagação da trinca a uma distância no interior do metal só será possível se a tensão de tração 
atuante na ponta da trinca, chamada de tensão crítica (σtc), for maior que a resistência mecânica do metal. 
A tensão de tração crítica é diretamente proporcional ao módulo de Young do metal (E) e à energia 
superficial livre da trinca (Q): 
σtc = Φ (E Q) 
 
Como no meio corrosivo a energia superficial livre da trinca diminui, devido à adsorção física dos 
componentes do meio sobre as paredes e a ponta da trinca, diminui também a tensão de tração crítica, 
comparando com o vácuo (Fig.7). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Efeito do meio corrosivo na energia superficial livre da trinca e tensão de tração crítica. 
Em=Ev 
 
Qm<Qv 
 
σtcm<σtcv 
σtcm σtcm 
Em Qm 
Vácuo 
σtcv σtcv 
Ev Qv 
0 1 2 3 4 5 
 Tempo de exposição, τ (horas) 
σ t
 x
1
0
0
 (
kg
/c
m2
) 
25 
 
20 
 
15 
 
10 
 
 5 
 
 0 
Corrosão fraturante 
Corrosão não-fraturante τin 
Latão imerso numa solução de amônia 
σt σt 
 118
Desta maneira, o meio corrosivo faz com que a nucleação de trincas torna-se mais fácil, elas se 
formam em maior quantidade e penetram a uma maior distância no interior do metal, porque é menor a 
tensão de tração crítica. Além disso, a intensa corrosão do metal ao redor das trincas e especificamente 
em frente da trinca, onde o metal está elasticamente deformado e onde existe uma elevada concentração 
de vários defeitos, faz com que a propagação de trincas torna-se ainda mais rápida. 
Dependendo da natureza dos produtos de corrosão, solúveis ou insolúveis, a dinâmica de 
propagação de trincas no interior do metal pode ser contínua ou descontínua. 
Quando o metal corrói para os produtos solúveis no meio corrosivo, a trinca propaga-se 
continuamente no interior do metal (Fig.8a), pois o metal ao redor da trinca e especificamente em frente 
da trinca sofre a dissolução anódicadurante o tempo todo de exposição e a trinca penetra sem parar no 
metal, caminhando preferencialmente nos contornos de grãos. 
Quando o metal corrói para os produtos insolúveis no meio corrosivo, a trinca propaga-se 
descontinuamente no interior do metal (Fig.8b), por seguintes razões: 
− os produtos sólidos geram na ponta da trinca uma alta tensão de tração superior à resistência 
mecânica do metal, causando a ruptura do metal (efeito de partição mecânica), isto é, a trinca penetra 
mecanicamente a uma distância no metal, caminhando preferencialmente nos grãos; 
− o metal dentro da trinca expandida e especificamente em frente da trinca começa a se corroer de novo 
para os produtos sólidos que fecham a trinca, geram na ponta da trinca uma alta tensão de tração 
superior à resistência mecânica do metal, causando a ruptura do metal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8. Propagação contínua (a) e descontínua (b) da trinca no interior do metal . 
 
A velocidade de propagação da trinca pode ser de 1mm/dia até 1mm/ano, dependendo do metal, 
do meio, da natureza dos produtos de corrosão e da tensão de tração aplicada (Fig.9): 
− em metais heterogêneos (aços inoxidáveis, latões e bronzes multifásicas, ligas com precipitados, etc.), 
a velocidade de propagação da trinca é maior, comparando com os metais homogêneos; 
− em meios mais corrosivos especificamente contendo espécies catódicas tensoativas, a velocidade de 
propagação da trinca é maior, comparando com os meios menos corrosivos; 
− em metais que corroem para os produtos solúveis, a velocidade de propagação da trinca é maior, 
comparando com os metais que corroem para os produtos insolúveis; 
− em metais submetidos a altas tensões de tração, a velocidade de propagação da trinca é maior, 
comparando com os metais submetidos a baixas tensões de tração. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9. Aspecto microscópico de corrosão fraturante em algumas ligas metálicas. 
σt σt σt σt 
a) produtos solúveis b) produtos insolúveis 
 119
3 Corrosão fraturante pelo hidrogênio 
 
 A corrosão fraturante pelo hidrogênio ocorre em metais expostos aos meios corrosivos com alta 
concentração de hidrogênio catiônico (H+). 
A presença de hidrogênio catiônico no meio corrosivo faz com que o tempo de incubação de 
trincas é essencialmente diminuído e a passagem de corrosão não-fraturante para a corrosão fraturante 
ocorre sob menores tensões de tração aplicadas (Fig.10). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10. Tempo de incubação de trincas em função de tensão de tração aplicada 
para o meio não hidrogenado e hidrogenado. 
 
 
A corrosão fraturante pelo hidrogênio pode proceder através de um dos seguintes mecanismos, ou 
pela combinação deles: mecanismo de adsorção, mecanismo de absorção e mecanismo de recombinação. 
 
3.1 Mecanismo de adsorção 
 
 O mecanismo de adsorção consiste em adsorção física de hidrogênio catiônico (H+) em uma 
grande quantidade sobre as paredes da trinca e especificamente na ponta da trinca, onde o metal sujeito às 
tensões de tração está negativamente polarizado, o que diminui consideravelmente a energia superficial 
livre da trinca e, portanto, a tensão de tração crítica (Fig.11). 
Assim, este mecanismo é responsável não só pela nucleação mas fácil das trincas, mas também 
pela penetração das trincas no interior do metal a uma maior distância. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11. Adsorção física de hidrogênio catiônico. 
 
3.2 Mecanismo de absorção 
 
 O mecanismo de absorção consiste em absorção física e química de hidrogênio atômico 
(H++e→H) em uma grande quantidade pelo metal ao redor da trinca e especificamente em frente da 
trinca, onde o metal sujeito às tensões de tração está extremamente defeituoso, o que diminui o módulo de 
Young do metal em frente de trinca e, portanto, a tensão de tração crítica (Fig.12). 
σtH+ σtH
+ 
σtcH+↓ = Φ (E QH+↓) 
Corrosão fraturante 
Corrosão não-fraturante 
τin τin(H+) 
Tempo de exposição 
T
en
sã
o
 d
e 
tr
aç
ão
 (σ t
) 
na presença 
 de H+ 
na ausência 
 de H+ 
 120
A redução do módulo de Young do metal pode ocorrer por uma ou mais das seguintes razões: 
− atenuação da ligação química entre os átomos metálicos quando o hidrogênio se incorpora nos 
interstícios de rede cristalina do metal (aços austeníticos (CFC) apresentam melhor resistência à 
corrosão fraturante pelo hidrogênio, comparando com aços ferríticos (CCC), porque têm menor 
número de interstícios por uma célula unitária: NCFC=22 e NCCC=42); 
− atenuação da ligação química entre os átomos metálicos quando o hidrogênio ocupa as lacunas 
catiônicas existentes na rede cristalina do metal; 
− reação química entre o hidrogênio e o metal, ou elementos de liga, para os hidretos frágeis; 
− reação química entre o hidrogênio e a cementita para o metano gasoso (Fe3C+H→Fe+CH4↑). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 12. Absorção física e química de hidrogênio atômico. 
 
3.3 Mecanismo de recombinação 
 
 O mecanismo de recombinação consiste em recombinação de hidrogênio atômico para o 
hidrogênio molecular (H+H→H2↑) nos microvazios existentes em uma grande quantidade no metal ao 
redor da trinca e especificamente em frente da trinca, o que gera uma alta pressão de hidrogênio gasoso 
nestes microvazios, diminui o módulo de Young do metal em frente da trinca e, portanto, a tensão de 
tração crítica (Fig.13). 
Nas ligas ferrosas cementíticas, a reação de descarbonização (Fe3C+H→Fe+CH4↑) também 
contribui para a redução do módulo de Young do metal em frente da trinca. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 13. Recombinação de hidrogênio atômico. 
 
 3.4 Corrosão por empolamento 
 
A corrosão por empolamento representa a forma particular de corrosão fraturante pelo hidrogênio 
que ocorre em metais altamente saturados, por qualquer razão, com o hidrogênio atômico. 
Quando o hidrogênio atômico recombina nos defeitos já mencionados, no interior do metal e 
especificamente na sua parte externa aparecem as bolhas de hidrogênio molecular de elevadas pressões 
(cerca de dezenas atmosferas e mais) que podem levar não só à deformação elástica e plástica, mas 
também à ruptura do metal (Fig.14). 
O ataque corrosivo do metal extremamente deformado ao redor destas bolhas pode se manifestar 
morfologicamente na forma de corrosão alveolar, por pites e por esfoliação (corrosão interna). 
 
σtH2 σtH2 
σtcH2↓ = f (EH2↓ Q) 
H2←H+H H+H→H2 
σtH σtH 
σtcH↓ = f (EH↓ Q) 
H←e+H+ H++e→H 
 121
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 14. Morfologia de corrosão por empolamento em metais altamente saturados com hidrogênio. 
 
 
4 Corrosão sob fadiga 
 
 A corrosão sob fadiga ocorre em metal submetido às tensões periódicas que originam em 
superfície metálica as trincas, causando à fratura frágil (ruptura) do metal sob uma baixa tensão aplicada, 
sem perda notável de sua massa. 
 O comportamento mecânico do metal sujeito à fadiga, na ausência (vácuo) e na presença do meio 
corrosivo, é caracterizado pela curva de fadiga que mostra a variação do limite de fadiga (σf) em função 
do número de ciclos de tensão aplicados (N) e o limite de resistência à fadiga (σrf) deste metal (Fig.15). 
O limite de fadiga (σf) é uma tensão correspondente a um número de ciclos aplicados que o metal 
ainda suporta sem se fraturar. Quanto menor o limite de fadiga tanto maior o número de ciclos que o 
metal suporta sem se fraturar. 
O limite de resistência à fadiga (σrf) é o limite de fadiga correspondente, por convenção, a 5x107 
de ciclos aplicados. Acima do limite de resistência à fadiga o metal fratura-se, mas abaixo não. 
 
Como se pode ver, o meio corrosivo faz com que o metal fratura-se sob menores tensões e 
menores números de ciclos aplicados, ou seja, tem a vida de fadiga mais curta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 15. Curvas de fadiga para um dado metal exposto a vácuo e um meio corrosivo. 
 
 
 A cinética de corrosão sob fadiga, bem como corrosão fraturante, procede em duas etapas 
sucessivas: nucleação de trincas na superfície metálica e propagaçãode trincas no interior do metal. 
Morfologicamente, a corrosão sob fadiga é semelhante à corrosão fraturante, se manifestando na 
forma de largas trincas que caminham preferencialmente nos grãos (corrosão transgranular) (Fig.16). 
 A corrosão sob fadiga, bem como corrosão fraturante, depende, além do metal, da natureza do 
meio corrosivo (Tab.1), tornando-se mais rápida nos meios mais agressivos especificamente contendo as 
espécies tensoativas catódicas. 
Empolamento superficial do metal Esfoliação do metal Alvéolos e pites de corrosão no metal 
σrfv 
L
im
ite
 d
e 
fa
d
ig
a,
 σ f
 
σrfm 
Corrosão fraturante 
Corrosão não-fraturante 
0 Numero de ciclos (N) 5x107 
meio 
 corrosivo 
vácuo 
 122
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 16. Corrosão sob fadiga em chapas de aço carbono em atmosfera úmida e poluída. 
 
Tabela 1. Limite de resistência à fadiga de metais em diferentes meios. 
 
Limite de resistência à fadiga, σrf (MPa) Material 
vácuo ar limpo água doce água do mar 
Aço inoxidável 976 477 113 98 
Bronze ao alumínio 633 228 176 154 
Duralumínio 488 123 71 57 
Aço carbono 461 252 140 63 
Cobre recozido 214 71 66 60 
 
 
5 Corrosão sob atrito 
 
A corrosão sob atrito, também chamada de corrosão em pares de fricção, ocorre em metais 
envolvidos, na presença de um meio corrosivo líquido ou gasoso, em deslizamento relativo. 
Quando o meio corrosivo é líquido, a corrosão é mais lenta, comparando com a corrosão na 
presença do meio gasoso, pois o líquido serve como lubrificante. 
Quando na interface estão presentes as partículas abrasivas de qualquer natureza, a corrosão é 
mais rápida, comparando com a corrosão na ausência de partículas abrasivas. 
A intensidade de corrosão abrasiva e não-abrasiva, seja líquida ou seca, depende da carga aplicada 
ao par de fração, sendo maior em maiores cargas, por seguintes razões (Fig.17): 
1) deformação elástica do metal menos duro pelo metal mais duro; 
2) deformação elástica e plástica do metal menos duro pelo metal mais duro; 
3) deformação elástica, plástica e microcorte do metal menos duro pelo metal mais duro, sendo que, as 
partículas abrasivas mais duras, mais finas e menos uniformes provocam a corrosão mais rápida; 
4) deformação elástica, plástica, microcorte e soldagem a frio temporária dos metais em certos pontos da 
interface, sendo que, a interface mais rugosa provoca a corrosão mais rápida. 
 
Morfologicamente, a corrosão sob atrito em metais envolvidos em deslizamento abrasivo e não-
abrasivo, seja líquido ou seco, se manifesta geralmente na forma de ranhuras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 17. Efeito da carga aplicada ao par de fricção na corrosão não-abrasiva (CNA) e abrasiva (CA). 
Carga aplicada 
1) 
T
ax
a 
d
e 
co
rr
o
sã
o
 (
T M
) 
CNA 
CA 
2) 
3) 
4) 
 123
6 Corrosão com erosão 
 
 A corrosão com erosão ocorre quando o meio corrosivo líquido ou gasoso move-se com grande 
velocidade em relação ao metal, ou vice versa. A velocidade acima da qual a corrosão comum passa para 
a corrosão-erosão é chamada de velocidade crítica (υcr). Para um dado metal, a velocidade crítica depende 
da natureza do meio e vice versa, para um dado meio, a velocidade crítica depende do metal (Tab.2). 
 A corrosão-erosão pode ocorrer sob duas formas: corrosão por colisão e corrosão por cavitação. 
 
Tabela 2. Velocidade crítica de água do mar em escoamento laminar para alguns metais. 
 
Metal Velocidade crítica (m/s) 
Cobre tecnicamente puro 0,9 
Bronze ao silício (Cu-Si) 0,9 
Latão monofásico (Cu-Zn) 1,5 
Bronze ao níquel (Cu-10%Ni) 3,0 
Bronze ao níquel (Cu-30%Ni) 3,7 
 
A corrosão por colisão é atribuída ao impacto de moléculas do meio líquido ou gasoso contra a 
superfície metálica que sofre uma deformação elástica e plástica. Como as moléculas do meio líquido são 
de maior energia cinética, a corrosão nestes meios é mais rápida, comparando com o meio gasoso. 
A corrosão por cavitação é atribuída ao fenômeno de cavitação que encontra-se somente em meio 
líquido e consiste em formação de bolhas de vapor do líquido e em colapso (implosão) as bolhas (Fig.18). 
Como a quantidade de bolhas formadas é enorme (cerca de 106/cm3) e o seu colapso é muito rápido 
(microsegundos), no líquido são geradas as ondas de choque contínuas e tão violentas (com pressão cerca 
de 104kg/cm2) que quando atingem a superfície metálica, o metal sofre uma considerável deformação 
elástica e plástica e mesmo se arranca da superfície. A ação combinada destas duas forças destrutivas 
(cavitação e corrosão) leva à perda de massa do metal por um curto espaço de tempo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 18. Representação esquemática do fenômeno de cavitação. 
 
Quando o meio está em escoamento laminar, a corrosão-erosão se manifesta morfologicamente na 
forma do ataque uniforme e irregular do metal. 
Quando o meio está em escoamento turbulento, a corrosão-erosão se manifesta morfologicamente 
na forma de ranhuras, valas, alvéolos e buracos (Fig.19). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 19. Morfologia de corrosão-erosão provocada pelo escoamento turbulento do meio corrosivo. 
Camisa de cilindro de motor Diesel Tubo de trocador de calor