Este documento describe los diferentes tipos de fracturas y desgastes que pueden presentarse en elementos metálicos. Describe fracturas súbitas, progresivas, frágiles, dúctiles y mixtas, así como fracturas por fatiga, fluencia lenta, fragilización, corrosión y esfuerzo. También describe desgastes abrasivos, adhesivos, por fatiga superficial, cavitación y erosión. Proporciona consideraciones generales sobre las características visuales de cada tipo de fractura y desgaste.

1. TIPOS DE FRACTURAS DE ELEMENTOS METÁLICOS
(FRACTOGRAFÍA)
EDGAR ESPEJO MORA y JUAN CARLOS MARTÍNEZ
eespejom@unal.edu.co y jcmartinezro@unal.edu.co
Grupo AFIS (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)
Laboratorios de Materiales y Procesos
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatronica - Bogotá
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Julio - 2010
FRACTURAS SÚBITAS
FRACTURAS PROGRESIVAS
FRÁGILES
Fractura Intergranular
Fractura Transgranular (Clivaje)
Fractura Intergranular y Formación de
Microvacíos en Algunas Zonas
Fractura Transgranular y Formación de
Microvacíos en Algunas Zonas
La pieza en la zona de fractura no muestra deformación plástica a gran
escala. La superficie de grieta es de aspecto granular
SimpleVistaEstereoscopioÓptico
7a90X
arutcarFedsocipócsorciMsomsinaceM
BEMacinórtcelEaípocsorciM
50a20000X
Origen
Marcas
Radiales
Se observa con mayor
claridad la textura
granular
Fractura Inter o Transgranular
y Formación de Microvacíos
(Mezclados en Proporciones Similares)
MIXTA DÚCTIL - FRÁGIL DÚCTILES
Fractura por Formación de Microvacíos
Fractura por Formación de Microvacíos
Fractura con Deformación Superficial
La pieza en la zona de fractura muestra deformación plástica a gran escala.
La superficie de grieta presenta una zona fibrosa y otra de desgarre
La superficie de grieta tiene una
zona granular y otra de desgarre
Zona de Desgarre
Zona Fibrosa Zona de DesgarreZona de Desgarre
anoZ
ralunarG
sacraM
selaidaR
Origen
Se observa
combinación
de rasgos
granulares y
de tipo
fibrosos en la
zona granular
*Ver rasgos de zona de desgarre en fracturas dúctiles
*Ver rasgos de zona de desgarre en fracturas dúctiles
Zona Fibrosa Zona de Desgarre
Se nota elevada
rugosidad y pequeñas
cavidades en la
superficie de fractura
(Microvacíos)
Se observa una
superficie barrida en la
dirección del desgarre.
Pueden llegarse a
notar microvacíos
Zona Fibrosa
Zona de Desgarre
La zona de desgarre se
forma por microvacios,
sin embargo, estos son
aplastados si las dos
superficies desgarradas
se deslizan bajo presión
una sobre la otra,
generando una superficie
relativamente lisa
Por el tipo de esfuerzo
que produce la fractura
(cortante), los
microvacios quedan
orientados en la
dirección del desgarre
Crecimiento
Microvacíos
Microvacíos
Partículas de
Segunda Fase
Marcas de Rio
Son marcas
radiales que
se asemejan al
cauce de un rio
(la dirección de
crecimiento de
grieta sigue el
mismo sentido
que el de un rio
hacia le mar)
BAJO LA ACCIÓN DE CICLOS DE CARGA (FATIGA)
Superficie Tersa (Alto Ciclaje)
Bajos Aumentos
Se tiene una zona de crecimiento de grieta en servicio (poco rugosa para
alto ciclaje y rugosa en bajo ciclaje) y otra de fractura súbita final.
EstereoscopioÓptico
7a90X
arutcarFedsocipócsorciMsomsinaceM
BEMacinórtcelEaípocsorciM
50a20000X
Superficie Tersa (Alto Ciclaje)
POR FLUENCIA LENTA
Deformación de la pieza a alta
temperatura con agrietamiento
múltiple de aspecto granular.
Aspecto
granular sin un
origen definido
ni marcas
radiales. Por la
alta temperatura
a la que se da la
Fluencia Lenta
usualmente
hay oxidación de
las superficies
de grieta
Se nota la textura
granular
Se nota textura granular
(también es posible
tener textura plana)
TarutcarFnocralunargsnar
nóicamrofeDeveL
acitsálP
Microvacíos
Estrias
SimpleVista
Origen
Origenes
Marcas
de Playa
Crecimiento
POR FRAGILIZACIÓN
Crecimiento
Alto Ciclaje Bajo Ciclaje
Marcas
de Playa
Marca
Rache
Fractura
Súbita
Final
Origenes
Fractura
Súbita
Final
Marcas
de Playa
Superficie Rugosa (Bajo Ciclaje)
Crecimiento
Superficie Tersa (Alto Ciclaje)
Altos Aumentos
Superficie Rugosa (Bajo Ciclaje)
Bajos Aumentos
Superficie Rugosa (Bajo Ciclaje)
Altos Aumentos
TarutcarFnocralunargsnar
yacitsálPnóicamrofeDatlA
soícavorciMednóicamroF
Crecimiento
Crecimiento
Fractura Intergranular más
Formación de Microvacíos entre los Granos
Se tiene una zona de crecimiento de
grieta en servicio de aspecto granular y
otra posible de fractura súbita final.
Origenes
Marca
de Playa Crecimiento Se presenta una
decohesión progresiva
entre los granos por
difusión entre ellos de
elementos químicos
fragilizantes bajo
esfuerzo mecánico.
Incluye los
agrietamientos por
fragilización dinámina,
por hidrógeno, por
metal líquido, entre
otros
Se presenta una
decohesión progresiva
inter o transgranular
por acción combinada
de un medio corrosivo
y esfuerzo mecánico
Fractura Intergranular más
Presencia de Grietas entre los Granos
Fractura Intergranular más
Presencia de Grietas entre los Granos
Agrietamiento Intergranular (Muestra Aspecto Granular
a Simple Vista o en Estereoscopio)
Agrietamiento Transgranular (Muestra Aspecto Liso
o Plano a Simple Vista o en Estereoscopio)
CONSIDERACIONES GENERALES
-Las marcas radiales dividen zonas de la superficie de fractura que se encuentran a diferentes alturas. Se pueden encontrar en las fracturas súbitas frágiles, en las mixtas dúctil - frágil, en la zona de
propagación de grieta en servicio de la fatiga, de la corrosión - fatiga, de la fragilización y del agrietamiento por corrosión - esfuerzo. Las marcas de rio son marcas radiales.
-Las marcas Rache son un tipo de marcas radiales que se encuentran cerca de la superficie de inicio de la fractura y se pueden presentar en fracturas súbitas frágiles, mixtas dúctil - frágil, por fatiga,
por fragilización y en el agrietamiento por corrosión - esfuerzo. Las marcas de Chevron son también un tipo de marcas radiales que se presentan cuando la fractura se da en piezas delgadas.
-La formación de microvacíos en las zonas fibrosas y de desgarre de las fracturas súbitas se da en el interior de los granos (fractura transgranular), mientras que la formación de estos que se presenta
en la fluencia lenta lo hace en los límites de grano (fractura intergranular).
-Las marcas de playa y las estrías se forman durante periodos de detención del crecimiento de la grieta, cuando hay cambios en su velocidad o cuando hay cambios en el medio ambiente de la pieza,
y se pueden presentar en fracturas por fatiga, por fragilización, por corrosión - fatiga y por corrosión - esfuerzo. Estas marcas también se conocen como marcas de detención.
-Las estrías son marcas microscópicas que indican la posición sucesiva de la grieta después de cada salto en su crecimiento.
-La zona de fractura súbita final de la fatiga, la fragilización o el agrietamiento por corrosión - esfuerzo, puede presentar cualquiera de los mecanismos descritos en las fracturas súbitas.
-En las fracturas por fatiga también se puede presentar en la zona de crecimiento de grieta en servicio, el mecanismo de propagación intergranular, lo cual se da especialmente cuando además del
esfuerzo cíclico se tiene un medio corrosivo, a esto se le llama corrosión - fatiga.
-La o las zonas de origen de una fractura se pueden encontrar buscando la región de convergencia de las marcas radiales, las de Chevron o las Rache, o también buscando los focos de los que
emanan las marcas de detención, las cuales tienden a ser elípticas o circulares (si las marcas de dentención son de frente plano, el origen debe buscarse con ayuda de las marcas radiales).
-Las fracturas súbitas dúctiles y las de fluencia lenta generalmente no muestran ni marcas radiales ni de detención, con lo cual no se puede identificar una zona de origen de fractura, esto se debe a
que la superficie de fractura se forma por la coalescencia de muchos microvacíos, donde cada uno de ellos se puede considerar como un origen de grieta.
Origen
Marcas Radiales en
Patrón de Chevron
Crecimiento
Origen
Marca
de Playa
Crecimiento
POR CORROSIÓN - ESFUERZO
Se tiene una zona de crecimiento de
grieta en servicio lisa o granular
y otra posible de fractura súbita final.
Marcas de Rio

2. TIPOS DE SUPERFICIES DESGASTADAS DE ELEMENTOS METÁLICOS
(DESGASTOGRAFÍA)
EDGAR ESPEJO MORA
eespejom@unal.edu.co
Grupo AFIS (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)
Laboratorios de Materiales y Procesos
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatronica - Bogotá
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Agosto - 2011
ABRASIVO
LUDIMIENTO
La pieza muestra pérdida de material con deformación superficial, grietas,
arrastre o adhesión de material en la dirección del movimiento (imágenes de
la izquierda), acompañado en casos severos de coloraciones amarillentas,
rojizas, azulosas u oscuras por sobrecalentamiento o incluso fusión del
material (imágenes de la derecha)
SimpleVistaEstereoscopioÓptico
7a90X
etsagseDedsocipócsorciMsomsinaceM
BEMacinórtcelEaípocsorciM
50a20000X
La superficie presenta pérdida
de material, acompañada de
rayaduras con flujo de material
lateral y longitudinal, y presencia
de grietas
Macropicadura
Por micromovimientos entre dos
piezas a presión se da pérdida de
material, deformación superficial
y generación de residuos
EstereoscopioÓptico
7a90X
etsagseDedsocipócsorciMsomsinaceM
BEMacinórtcelEaípocsorciM
50a20000X
La superficie presenta pérdida de material y deformación superficial en el
sentido del flujo, con aspecto pulido o de piel de naranja en erosión por
fluidos (imágenes de la izquierda) o con aspecto granular y cráteres
en erosión con partículas sólidas abrasivas (imágenes de la derecha)
SimpleVista
Se presenta pérdida localizada de
material en forma de picaduras, en
zonas de conducción de líquidos
con cambios abruptos de presión
El interior de las picaduras puede mostrar marcas
y texturas similares a las de la fatiga superficial
Las picaduras tienden a ser alargadas
en la dirección del flujo
Zonas fundidas y solidificadas alrededor de los cráteres
Cráteres en la superficie
CONSIDERACIONES GENERALES
-Las picaduras visibles a simple vista generalmente se encuentran en la fatiga superficial y en la cavitación, aunque también pueden estar presentes en un ludimiento severo.
-Escoriación es un termino que se usa frecuentemente para describir la textura que resulta de un desgaste adhesivo severo sobre una superficie metálica.
-El denominado desgaste por contacto metal - metal o desgaste por pérdida de película lubricante, se puede dar por adhesión o abrasión dependiendo de la diferencia de durezas entre las piezas.
-El agrietamiento superficial es común en la fatiga superficial y la cavitación, sin embargo también puede estar presente en los desgastes adhesivo, abrasivo y por ludimiento.
-En el desgaste abrasivo el rayado es producto del corte hecho por las partículas abrasivas (en el desgaste de tres cuerpos) o por las prominencias del cuerpo en contacto (en el desgaste de dos
cuerpos). Dicho corte involucra flujo longitudinal y lateral respecto al sentido del movimiento, del material que estaba originalmente en el surco.
-Una superficie desgastada puede presentar características combinadas de la adhesión, la abrasión y la fatiga superficial, ya que la adhesión y la fatiga superficial desprenden partículas que pueden
generar abrasión, la adhesión puede genera fatiga superficial, la abrasión por la perdida de material puede hacer perder la película lubricante y generar adhesión, entre otras posibilidades.
-La cavitación muestra rasgos muy parecidos a los de la fatiga superficial, ya que ambas se deben a la acción de fuerzas cíclicas superficiales. En la cavitación el ciclado se debe a la generación e
implosión de burbujas de fluido cerca de las superficies metálicas. Por lo anterior es posible encontrar marcas de playa dentro de las picaduras por cavitación o por fatiga superficial.
-Las superficies erosionadas pueden presentar patrones de deformación superficial visibles a simple vista, parecidos a olas de mar o dunas de arena en el desierto.
-Cuando además del desgaste interviene un proceso corrosivo, se habla de cooperación Corrosión - Desgaste, siendo las formas más comunes la Corrosión - Erosión y la Corrosión - Cavitación.
-El ludimiento es un proceso de desgaste a pequeña escala que involucra adhesión, oxidación de las partículas desprendidas (residuos), abrasión por parte de estas partículas, deformación superficial
y en algunos casos fatiga superficial (picaduras).
-Los cráteres producidos por descarga eléctrica se diferencian de los producidos en la erosión, por la presencia de zonas fundidas y solidificadas alrededor de los primeros.
-Calentamientos severos durante el proceso de desgaste se asocian principalmente a la adhesión y la abrasión.
Zonas rugosas y mates
ADHESIVO FATIGA SUPERFICIAL
La superficie presenta pérdida localizada de material en forma de pequeñas
picaduras separadas (imágenes de la izquierda) o en casos severos por
desprendimiento de grandes áreas superficiales o macropicaduras
(imágenes de la derecha). En ambos casos las picaduras están acompañadas
de microgrietas perpendiculares al sentido del movimiento
EROSIÓN CAVITACIÓN DESCARGA ELÉCTRICA
Se presenta pérdida generalizada o
localizada de material, acompañada de
una textura rugosa y mate, con cráteres y
zonas fundidas a nivel microscopico
Aspecto
brillante
Deformación y
arrastre de
material
(Escoriación)
Movimiento
Movimiento
Baja
deformación,
arrastre y
coloración
Elevada
deformación,
arrastre y
coloración
Deformación y
arrastre
elevados
Deformación y
arrastre bajos
Rayaduras
Movimiento
Picaduras Macropicadura
Picaduras
Macropicadura
Grietas
Grietas
Picaduras
Movimiento
Movimiento
Movimiento
Movimiento
Residuos y
deformación
superficial
Residuos y deformación
superficial
Deformación superficial
Pared
adelgazada
por erosión
externa
Pared adelgazada
por erosión interna
Aspecto
pulido
Aspecto “piel
de naranja” Aspecto
granular
Sentido de la
deformación
superficial
Sentido de la
deformación
superficial
Deformación superficial Cráteres y deformación superficial
Sentido de los
impactos de
las particulas
y la
deformación
superficial
Picaduras
Zonas rugosas y mates
Marcas
de PlayaMovimiento
Movimiento
Rayadura
Flujo lateral
Flujo Longitudinal
Rayadura
Grietas
Grietas
Grietas
Grieta
Picaduras
Flujo
Marcas
de Playa
Marcas
Radiales

3. TIPOS DE CORROSIÓN Y DE SUPERFICIES CORROÍDAS EN METALES
EDGAR ESPEJO MORA
eespejom@unal.edu.co
Grupo AFIS (Análisis de Fallas, Integridad y Superficies)
Laboratorios de Materiales y Procesos
Departamento de Ingeniería Mecánica y Mecatronica - Bogotá
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
Agosto - 2011
RENDIJA
UNIFORME
Toda la superficie metálica
expuesta al medio presenta
pérdida de material
SecciónMetalográfica
50a800X
MESacinórtcelEaípocsorciM
50a20000X
SimpleVista
CONSIDERACIONES GENERALES
-Las corrosiones generalizada, galvánica, por gradiente de concentración, preferente en soldaduras, por rendija y bajo depósitos, se pueden dar a través de uno o varios mecanismos de corrosión; la
corrosión por tuberculación generalmente se da a través de los mecanismos uniforme y por picadura; la corrosión por dealeado normalmente involucra los mecanismos de picaduras, intergranular y
selectiva de fases; la cooperación corrosión - erosión generalmente se da a través de los mecanismos uniforme y por picadura, pudiendo involucrar además deformación superficial.
-Las corrosiones preferenciales en soldadura y por dealeado se pueden considerar como formas de corrosión galvánica; las corrosiones por rendija, bajo depósitos y por tuberculación, son formas de
corrosión por gradientes de concentración.
-Para poder detectar la forma de corrosión presente generalmente es suficiente con la inspección visual, mientras que la detección del mecanismo de corrosión requiere normalmente, hacer un
decapado químico de la superficie corroída que retire depósitos y productos de la corrosión, para observarla a altos aumentos combinando con análisis metalográficos transversales.
-El mecanismo de corrosión por agrietamiento también se conoce como agrietamiento por corrosión - esfuerzo (carga estática) o por corrosión - fatiga (carga cíclica), y es clasificado también como
una forma de fractura.
-Los productos de la corrosión generalmente son sales, óxidos, hidróxidos, sulfatos, carbonatos, etc., compuestos estos que normalmente son sólidos a las condiciones de presión y temperatura
reinantes en la mayoría de elementos de máquinas, por ello una vez formados se depositan sobre las superficies previamente corroídas.
-Los depósitos generalmente se refieren a sólidos que estaban suspendidos en un fluido y que por cambios de presión y temperatura en éste, se depositan sobre las superficies metálicas.
-Los productos de la corrosión y los depósitos pueden acelerar el proceso corrosivo, a través de la corrosión bajo depósitos y por tuberculación, especialmente si estos productos y depósitos
permiten que el medio corrosivo penetre a través de ellos y llegue a la superficie metálica.
-Si los productos de la corrosión aíslan una vez formados la superficie metálica del medio corrosivo, se consideran benéficos y se dice que el metal se ha pasivado.
-Los medios atacantes generalmente son líquidos electrolitos (en la corrosión) o gases (en la oxidación), ambos casos comparten las formas y mecanismos de corrosión mencionados.
GENERALIZADA GALVÁNICA
PICADURA AGRIETAMIENTO SELECTIVO DE FASE
Se presenta ataque y depósitos producto de la corrosión, sobre
toda el área de la pieza expuesta al medio corrosivo
Cuando se presenta corrosión acelerada de un metal, por el
hecho de estar en contacto con otro diferente más resistente al
ataque, dentro de un mismo medio corrosivo
Se da por corrosión localizada en ciertas zonas de una superficie
metálica expuesta a un medio corrosivo, producto de gradientes
de composición química en el seno del medio atacante
Se tiene corrosión acelerada en el metal de soldadura, la ZAC
(zona afectada por el calor) y/o en el metal base, dentro de una
junta soldada expuesta a un medio corrosivo, producto de las
diferencias en composición química y durezas entre estas zonas
BAJO DEPÓSITOS
EROSIÓN - CORROSIÓN
INTERGRANULAR
GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN
PREFERENTE EN SOLDADURAS
TUBERCULACIÓN DEALEADO
FORMAS DE CORROSIÓN
MECANISMOS DE CORROSIÓN (SEGÚN LAS ZONAS ATACADAS)
Muestra ataque localizado en zonas de traslape de piezas, donde
el fluido corrosivo al infiltrarse genera gradientes de composición
química respecto al fluido exterior, que aceleran el ataque
Muestra ataque localizado en zonas debajo de depósitos, pinturas,
productos de corrosión, etc., donde el fluido corrosivo al
infiltrarse genera gradientes de composición química respecto al
fluido exterior, que aceleran el ataque
Es una forma de corrosión bajo depósitos, donde los productos
de la corrosión presentan un crecimiento descontrolado en
forma de tubérculos, los cuales pueden taponar tuberías
Se da por ataque corrosivo selectivo de un elemento químico de
una aleación, lo que origina extracción o dealeación de dicho
elemento de la superficie, dejando los demás en la pieza
Cuando un fluido corrosivo en movimiento presenta una rata
de corrosión mayor a la esperada, producto de la cooperación de
la acción erosiva del propio fluido o de partículas abrasivas que
viajen con él. Las zonas corroídas muestran patrón de flujo
La corrosión ataca zonas
específicas generando
cavidades
Cuando en una pieza metálica estando bajo la
acción de un esfuerzo, se concentra la corrosión
formando grietas transgranulares (fotos de la
izquierda) o intergranulares (fotos de la derecha)
El ataque se concentra en los
límites de grano de la superficie
metálica
El ataque se concentra en una
sola fase de la aleación, dejando
las demás en la pieza
Acero al carbono
(corroído)
Acero inoxidable
Acero al carbono
(corroído)
Acero galvanizado
Gradiente de concentración por
condensación de vapor (gotas)
Formación de picaduras en las
zonas de goteo
Ampollado de pintura debajo
del cual hay ataque corrosivo
Depósitos debajo de los cuales
se tiene ataque corrosivo
Latón con zonas
descincificadas
El ataque se concentra en la fase ferrita
adyacente al grafito en fundiciones de hierro