En ciencia de los materiales , fractura por tensión ambiental o fractura asistida por el ambiente es el nombre genérico que se le da a la falla prematura bajo la influencia de tensiones de tracción y ambientes dañinos de materiales como metales y aleaciones , compuestos , plásticos y cerámicas .
Los metales y las aleaciones presentan fenómenos como el agrietamiento por corrosión bajo tensión , la fragilización por hidrógeno , la fragilización por metales líquidos y la fatiga por corrosión, todos ellos incluidos en esta categoría. Los entornos como el aire húmedo, el agua de mar y los líquidos y gases corrosivos provocan fracturas por tensión ambiental. Los compuestos de matriz metálica también son susceptibles a muchos de estos procesos.
Los plásticos y los compuestos a base de plástico pueden sufrir hinchazón, desprendimiento y pérdida de resistencia cuando se exponen a fluidos orgánicos y otros entornos corrosivos, como ácidos y álcalis. Bajo la influencia de la tensión y el medio ambiente, muchos materiales estructurales, en particular los de alta resistencia específica, se vuelven frágiles y pierden su resistencia a la fractura. Si bien su tenacidad a la fractura permanece inalterada, su factor de intensidad de tensión umbral para la propagación de grietas puede reducirse considerablemente. En consecuencia, se vuelven propensos a fracturarse prematuramente debido al crecimiento de grietas subcríticas. Este artículo tiene como objetivo brindar una breve descripción general de los diversos procesos de degradación mencionados anteriormente.
El agrietamiento por corrosión bajo tensión es un fenómeno en el que una acción sinérgica de la corrosión y la tensión de tracción conduce a una fractura frágil de materiales normalmente dúctiles a niveles de tensión generalmente más bajos. Durante el agrietamiento por corrosión bajo tensión, el material se ve relativamente libre de ataques del agente corrosivo (no hay corrosión general, solo corrosión localizada), pero se forman grietas finas en su interior. Este proceso tiene graves implicaciones en la utilización del material porque los niveles de tensión seguros aplicables se reducen drásticamente en el medio corrosivo. El agrietamiento estacional y la fragilización cáustica son dos procesos de agrietamiento por corrosión bajo tensión que afectaron la capacidad de servicio de los casquillos de latón y las calderas de acero remachado respectivamente.
Las pequeñas cantidades de hidrógeno presentes en el interior de ciertos materiales metálicos hacen que estos sean frágiles y susceptibles al crecimiento de grietas subcríticas bajo tensión. La fragilización por hidrógeno puede producirse como efecto secundario de los procesos de galvanoplastia .
El fallo retardado es la fractura de un componente bajo tensión después de un tiempo transcurrido, es un rasgo característico de la fragilización por hidrógeno (2). La entrada de hidrógeno en el material puede efectuarse durante el enchapado, decapado , fosfatado , fusión , fundición o soldadura . La corrosión durante el servicio en entornos húmedos genera hidrógeno, parte del cual puede entrar en el metal como hidrógeno atómico (H • ) y causar fragilización. La presencia de una tensión de tracción , ya sea inherente o aplicada externamente, es necesaria para que los metales se dañen. Como en el caso del agrietamiento por corrosión bajo tensión, la fragilización por hidrógeno también puede conducir a una disminución en el factor de intensidad de tensión umbral para la propagación de grietas o un aumento en la velocidad de crecimiento de grietas subcríticas del material. El efecto más visible del hidrógeno en los materiales es una reducción drástica de la ductilidad durante las pruebas de tracción . Puede aumentar, disminuir o dejar inalterada la resistencia al rendimiento del material.
El hidrógeno también puede provocar deformación serrada en ciertos metales como el niobio , el níquel y algunos aceros (3).
Uno de los peores desastres causados por la corrosión bajo tensión fue la caída del puente Silver Bridge , Virginia Occidental, en 1967, cuando una grieta frágil formada por la oxidación alcanzó un grado crítico. La grieta se encontraba en uno de los eslabones de la barra de unión de una de las cadenas de suspensión, y toda la unión falló rápidamente por sobrecarga. El incidente se agravó y todo el puente desapareció en menos de un minuto, matando a 46 conductores o pasajeros que se encontraban en el puente en ese momento.