Tecnologia dos Materiais - Ciência dos Materiais

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Ministério da Educação 
Secretaria de Educação Profissional 
e Tecnológica 
 
 
DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA MECÂNICA E MATERIAIS 
 
CURSO TECNICO DE MECÂNICA 
 
2009 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aço superduplex SAF 2507 
Laboratório de Metalografia 
 
 
 
Professoras: 
Maria Dorotéia Costa Sobral 
Dilcian Gomes Ribeiro de Oliveira 
 
 
 
 
 
 2
 
A apostila é uma compilação de textos, alguns com pequenas modificações, da bibliografia 
recomendada, e não substitui os livros. 
 
Bibliografia Recomendada 
 
A bibliografia denominada de básica pode ser encontrada na Biblioteca do IFBA. Os três 
volumes do Chiaverini, Tecnologia Mecânica [1] contém todo o assunto estudado em 
Tecnologia dos Materiais, exceto a parte referente à prática de Metalografia, que pode ser 
encontrada no livro de Colpaert [4]. O livro que melhor explica os ensaios mecânicos é o 
livro de Souza [5]. O livro de Remy [6] foi escrito em linguagem mais simples, mas a 
norma utilizada é a alemã (DIN) e não a que é usada no Brasil (ABNT). 
Da lista da bibliografia complementar, os livros mais baratos são os do Telecurso 2000 da 
Editora Globo. 
 
Básica 
1. Souza, S. Augusto. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos. Editora Edgard 
Blutcher Ltda. 1982. 
2. Chiaverini, Vicente. Tecnologia Mecânica. Vol. I, II e III. Ed. McGraw-Hill. 1986. 
3. Chiaverini, Vicente. Aços e Ferros Fundidos. ABM. 1987. 
4. Van Vlack, L. H. Princípios de Ciência e Tecnologia dos Materiais. Ed. Campus. 
1970. 
5. Colpaert, Hubertus, Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns. 1969. 
6. Remy, A., Gay, M. e Gonthier, R. Materiais. Ed. Hemus. 
7. Coutinho, Telmo de Azevedo. Análise e Prática Metalográfica. Ed. 
8. Fazano, Carlos Alberto T. V. A Prática Metalográfica. Ed. 
9. Catálogos Técnicos (diversos) 
10. Costa e Silva, A. L. e Mei, P. R. Aços e Ligas Especiais. Villares Metals S. A. 1988. 
Complementar 
• Higgins, R. A. Propriedades e Estrutura dos Materiais em Engenharia. Editora Difel. 
1982. 
• Coutinho, C. Bottrel. Materiais Metálicos para Engenharia. 1992. 
• Garcia, Amauri; Spim, J. A. e Santos, C. A. dos. Ensaios dos Materiais, Editora LTC. 
2000. 
• Telecurso 2000, Apostila. Mecânica, Ensaios. Editora Globo. 1995 
• Telecurso 2000, Apostila. Mecânica, Materiais. Editora Globo. 1995. 
• Telecurso 2000, Apostila. Tratamentos Térmicos e Tratamentos de Superfície. Editora 
Globo. 1995 
• Freire, J. M. Materiais de Construção Mecânica. L. T. C. 1983. 
 
 
 3
PORQUE ENSAIAR? 
 
Como você se sentiria se a chave que acabou de mandar fazer quebrasse ao dar a 
primeira volta na fechadura? Ou se a jarra de vidro refratário que a propaganda diz que 
pode ir do fogão ao freezer trincasse ao ser enchida com água fervente? Ou ainda, se o 
seu guarda-chuva virasse ao contrário em meio a um temporal? 
É. Hoje em dia ninguém se contenta com objetos que apresentem esses resultados. Mas 
por longo tempo essa foi a única forma de avaliar a qualidade de um produto! 
Nos séculos passados, como a construção dos objetos era essencialmente artesanal, 
não havia um controle de qualidade regular dos produtos fabricados. Avaliava-se a 
qualidade de uma lâmina de aço, a dureza de um prego, a pintura de um objeto 
simplesmente pelo próprio uso. 
Um desgaste prematuro que conduzisse à rápida quebra da ferramenta era o método 
racional que qualquer um aceitava para determinar a qualidade das peças, ou seja, a 
análise da qualidade era baseada no comportamento do objeto depois de pronto. 
O acesso a novas matérias-primas e o desenvolvimento dos processos de fabricação 
obrigaram a criação de métodos padronizados de produção, em todo o mundo. Ao 
mesmo tempo, desenvolveram-se processos e métodos de controle de qualidade dos 
produtos. 
Atualmente, entende-se que o controle de qualidade precisa começar pela matéria-prima 
e deve ocorrer durante todo o processo de produção, incluindo a inspeção e os ensaios 
finais nos produtos acabados. 
Nesse quadro, é fácil perceber a importância dos ensaios de materiais: é por meio deles 
que se verifica se os materiais apresentam as propriedades que os tornarão adequados 
ao seu uso. 
Que propriedades são essas, que podem ser verificadas nos ensaios? 
 
Para que servem os ensaios? 
Se você parar para observar crianças brincando de cabo-de-guerra, ou uma dona de 
casa torcendo um pano de chão, ou ainda um ginasta fazendo acrobacias numa cama 
elástica, verá alguns exemplos de esforços a que os materiais estão sujeitos durante o 
uso. 
Veja a seguir a representação esquemática de alguns tipos de esforços que afetam os 
materiais. 
 
Figura 1. Tipos de esforços a que estão submetidos os materiais. 
 
 
 
 4
É evidente que os produtos têm de ser fabricados com as características necessárias 
para suportar esses esforços. Mas como saber se os materiais apresentam tais 
características? 
Realizando ensaios mecânicos! Os ensaios mecânicos dos materiais são procedimentos 
padronizados que compreendem testes, cálculos, gráficos e consultas a tabelas, tudo 
isso em conformidade com normas técnicas. 
Realizar um ensaio consiste em submeter um objeto já fabricado ou um material que vai 
ser processado industrialmente a situações que simulam os esforços que eles vão sofrer 
nas condições reais de uso, chegando a limites extremos de solicitação. 
 
Onde são feitos os ensaios 
Os ensaios podem ser realizados na própria oficina ou em ambientes especialmente 
equipados para essa finalidade: os laboratórios de ensaios. Os ensaios fornecem 
resultados gerais, que são aplicados a diversos casos, e devem poder ser repetidos em 
qualquer local que apresente as condições adequadas. 
São exemplos de ensaios que podem ser realizados na oficina: 
Ensaio por lima - É utilizado para verificar a dureza por meio do corte do cavaco. 
Quanto mais fácil é retirar o cavaco, mais mole o material. Se a ferramenta desliza e não 
corta, podemos dizer que o material é duro. 
Ensaio pela análise da centelha - É utilizado para fazer a classificação do teor de carbono 
de um aço, em função da forma das centelhas que o material emite ao ser atritado num 
esmeril. Por meio desses tipos de ensaios não se obtêm valores precisos, apenas 
conhecimentos de características específicas dos materiais. As informações servem de 
comparação entre os materiais. 
 
 
 
Corpo de 
prova 
Extensômetro 
Garras de 
fixação 
Cabeçote 
móvel 
Base fixa 
Dinamômetro 
 
Figura 2. Máquina de Ensaios Universal. 
 
Os ensaios podem ser realizados em protótipos, no próprio produto final ou em corpos de 
prova e, para serem confiáveis, devem seguir as normas técnicas estabelecidas. 
 
 
 5
Imagine que uma empresa resolva produzir um novo tipo de tesoura, com lâmina de aço 
especial. Antes de lançar comercialmente o novo produto, o fabricante quer saber, com 
segurança, como será seu comportamento na prática. 
Para isso, ele ensaia as matérias-primas, controla o processo de fabricação e produz 
uma pequena quantidade dessas tesouras, que passam a ser os protótipos. Cada uma 
dessas tesouras será submetida a uma série de testes que procurarão reproduzir todas 
as situações de uso cotidiano. Por exemplo, o corte da tesoura pode ser testado em 
materiais diversos, ou sobre o mesmo material por horas seguidas. Os resultados são 
analisados e servem como base para o aperfeiçoamento do produto. 
Os ensaios de protótipos são muito importantes, pois permitem avaliar se o produto 
testado apresenta características adequadas à sua função. Os resultados obtidos nesses 
testes não podem ser generalizados, mas podem servir de base para outros objetos que 
sejam semelhantes ou diferentes. 
Já os ensaios em corpos de provas, realizados de acordo com as normas técnicas 
estabelecidas, em condições padronizadas, permitem obter resultados de aplicação mais 
geral, que podem ser utilizados e reproduzidos em qualquer lugar. 
 
Propriedades dos materiais 
Todos os campos da tecnologia, especialmente aqueles referentes à construção de 
máquinas e estruturas, estão intimamenteligados aos materiais e às suas propriedades. 
Tomando como base as mudanças que ocorrem nos materiais, essas propriedades 
podem ser classificadas em dois grupos: 
· físicas; 
· químicas. 
Se colocarmos água fervente num copo descartável de plástico, o plástico amolece e 
muda sua forma. Mesmo mole, o plástico continua com sua composição química 
inalterada. A propriedade de sofrer deformação sem sofrer mudança na composição 
química é uma propriedade física. 
Por outro lado, se deixarmos uma barra de aço-carbono (ferro + carbono) exposta ao 
tempo, observaremos a formação de ferrugem (óxido de ferro: ferro + oxigênio). O aço-
carbono, em contato com o ar, sofre corrosão, com mudança na sua composição 
química. A resistência à corrosão é uma propriedade química. Entre as propriedades 
físicas, destacam-se as propriedades mecânicas, que se referem à forma como os 
materiais reagem aos esforços externos, apresentando deformação ou ruptura. 
 
Propriedades mecânicas 
 
As propriedades mecânicas constituem as características mais importantes dos metais 
para sua aplicação no campo da engenharia, visto que o projeto e a execução das 
estruturas metálicas, quer móveis, quer fixas, assim como a confecção dos componentes 
mecânicos são baseados no seu conhecimento. 
As propriedades mecânicas definem o comportamento de um material quando sujeito a 
esforços mecânicos e correspondem às propriedades que, num determinado material 
indicam a sua capacidade de transmitir e resistir aos esforços que lhe são aplicados, sem 
romper ou sem que se verifiquem deformações incontroláveis. 
Esses esforços mecânicos são os mais variados. 
Eles podem significar a aplicação de uma carga de modo lento e gradual; neste caso a 
natureza do esforço é estática, como tração, compressão, dobramento, torção etc. A 
aplicação da carga pode ser feita de modo repentino como o choque. Sua natureza é 
dinâmica. 
Finalmente os esforços podem ser repetidos, a carga variando repetidamente, seja em 
valor, seja em direção, como na fadiga. 
Para ter-se uma melhor visão do comportamento dos metais quando sujeitos a esses 
tipos de esforços - para o que se utilizam os chamados “ensaios mecânicos” – é 
necessário definir com precisão alguns conceitos fundamentais. 
 
 
 6
Definições – Na determinação das propriedades mecânicas, aplicam-se cargas 
expressas em kgf. Como resultado dessa aplicação, ocorre uma distribuição interna de 
forças ou componentes de forças que pode resultar numa mudança na forma da peça 
submetida à carga. Define-se tensão como a intensidade dessas forças, 
correspondendo, portanto, à carga dividida pela secção transversal do corpo. A tensão é 
expressa em kgf/mm2 ou MPa1. 
 
Há três tipos básicos de tensões, em função do tipo de carga aplicada: 
 
 
Plano de 
tensão 
Tração Compressão Cisalhamento 
 
Figura 3. Tensões em função da carga aplicada. 
 
- tensão de tração, na qual há uma tendência de separação do material em duas 
partes, em relação ao plano de tensão; 
- tensão de compressão, que é o inverso da tração; as partes do material 
adjacentes ao plano de tensão tendem a comprimir-se uma contra a outra; 
- tensão de cisalhamento, em que as duas partes tendem a escorregar uma sobre 
a outra. 
 
Matematicamente, há somente dois tipos de cargas ou de tensões, pois a compressão 
pode ser considerada como a versão negativa da tração. 
 
Deformação: é a mudança dimensional que se verifica no material como resultado da 
carga aplicada. Exprime-se quase sempre em porcentagem. Contudo, na torção por 
exemplo, a deformação está relacionada com o ângulo de torção, expresso em radianos. 
Resistência(strength): é a carga ou tensão máxima suportada pelo material dentro de 
determinadas condições; por exemplo, resistência elástica, resistência à carga máxima, 
resistência à ruptura, etc. 
Ductilidade: corresponde à capacidade de um material poder ser deformado 
apreciavelmente antes de romper. O aço de baixo carbono, por exemplo, é uma liga de 
grande ductilidade. 
Os materiais não dúcteis são chamados de frágeis, sendo a fragilidade a característica 
correspondente. Exemplo: ferro fundido cinzento. 
Dureza: ela é, na realidade, uma medida de resistência à penetração de uma ponta 
(esférica, cônica ou piramidal constituída de material duro) oferecida pelo material do cdp; 
Módulo de elasticidade: corresponde à relação entre a tensão e deformação no regime 
elástico; é uma medida da rigidez, pois quanto maior for, menor será a deformação 
elástica para uma dada tensão aplicada, e assim se constitui num importante parâmetro 
para o projeto do produto. 
Tenacidade: corresponde à quantidade de energia necessária para romper um material, 
podendo, portanto, ser medida pela quantidade de trabalho por unidade de volume 
necessário para levar o material à ruptura sob a ação de carga estática. A tenacidade 
pode ser expressa em Joules/m3. 
 
1 1 MPa equivale a 0,102 kgf/mm2 ou 1 kgf/mm2 corresponde a 9,807 MPa 
 
 
 7
Fadiga: as falhas de componentes metálicos em serviço, na maioria das vezes, decorrem 
devido à fadiga provocada por solicitações cíclicas. A fratura apresenta características 
frágeis e é influenciada por diversos fatores como pontos de concentrações de tensões 
residuais e outros. 
Resistência ao choque: a solicitação dinâmica das peças metálicas por impacto é um 
dos fatores que conduz a fratura também com características frágeis. Os ensaios de 
choque são padronizados nos ensaios Charpy e Izod. 
Resistência à fluência: as solicitações mecânicas podem provocar, a partir de uma 
determinada temperatura, a deformação plástica em função do tempo à tensão ou carga 
constante; essa propriedade é fundamental para o projeto de componentes de máquinas 
e estruturas que devem operar em temperaturas elevadas. 
 
Coeficiente de segurança e tensão admissível de trabalho. Ao projetar-se uma 
estrutura ou um componente mecânico, depois de conhecidas as tensões às quais as 
peças estão sujeitas, lança-se mão de um fator chamado fator de segurança, ou 
coeficiente de segurança pelo qual é dividida a resistência adotada para o material 
escolhido. 
O coeficiente de segurança é, portanto, um número empírico pelo qual a resistência do 
material é dividida de modo a obter-se uma tensão conservadora, por assim dizer. 
O resultado desse quociente é chamado tensão admissível de trabalho. 
São inúmeras as razões pelas quais a tensão de trabalho de um membro de uma 
estrutura ou de uma máquina deve corresponder a um valor inferior à resistência do 
material. 
Em primeiro lugar, os materiais de construção, em particular, os metais, tendem a 
deteriorar-se em serviço, pela ação do meio ambiente. Em segundo lugar, ocorrem 
freqüentes variações na distribuição das tensões adotadas no projeto, além de surgirem 
ocasionalmente sobrecargas. Em terceiro lugar, é difícil garantir-se perfeição na 
fabricação de uma determinada peça metálica, além de poderem ser introduzidas 
variações de tensões adicionais no transporte, montagem e instalação da máquina ou da 
estrutura. 
Nessas condições, o comportamento do material pesquisado em laboratórios de ensaios 
mediante a determinação de suas propriedades em amostras pode divergir do seu 
verdadeiro comportamento na prática. 
Os fatores ou coeficientes de segurança variam grandemente em função do tipo de 
carga, do tipo de material e das condições de serviço. Para materiais dúcteis que se 
deformam antes de romper, os seus valores variam de 1,5 a 4. Para materiais frágeis 
quem rompem bruscamente, sem qualquer aparente deformação prévia, os coeficientes 
de segurança podem atingir valores de 5 a 8. 
Em resumo, os membros de máquinas e estruturas, principalmente quando sujeitos a 
cargas estáticas, raramente rompem em serviço graças ao coeficiente de segurança, a 
não ser que fiquem repentinamente sujeitos a uma carga acidental de considerável 
grandeza. No caso de partes móveis de máquinas, as falhas ocorrem mais 
freqüentemente pela presençade cargas dinâmicas ou cíclicas. 
 
Telecurso 2000, Ensaios. Ed. Globo, Cap. 1. 
Chiaverini, Vicente. Tecnologia Mecânica. V. I, Pearson Education, 1986, pp.84-87. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 8
EXERCÍCIO 
 
1. O que são protótipos e para que servem? 
2. Porque é necessário conhecer as propriedades mecânicas do material que será usado 
na fabricação de componentes mecânicos? 
3. Explique o que é um esforço estático e um esforço dinâmico. 
4. Se o módulo de elasticidade do alumínio é de 7000 kgf/mm2, qual o valor em MPa? 
5. O que é tensão? 
6. No dia a dia, aonde podemos observar um componente mecânico submetido a um 
esforço de tração? 
7. Como você definiria resistência à tração? 
8. Compare materiais dúcteis com materiais frágeis em relação à deformação sofrida 
quando submetidos a um esforço estático até que se rompam. 
9. O que é fadiga? 
10. Porque a tensão admissível de trabalho deve ser menor do que à resistência do 
material? 
 
 
Ensaio de tração 
 
O ensaio de tração consiste em submeter o material a um esforço que tende a alongá-lo 
até a ruptura. Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio. No 
ensaio de tração o corpo é deformado por alongamento, até o momento em que se 
rompe. Os ensaios de tração permitem conhecer como os materiais reagem aos esforços 
de tração, quais os limites de tração que suportam e a partir de que momento se 
rompem. 
 
Antes da ruptura, a deformação 
Imagine um corpo preso numa das extremidades, submetido a uma força, como na 
ilustração da figura 4. Quando esta força é aplicada na direção do eixo longitudinal, 
dizemos que se trata de uma força axial. Ao mesmo tempo, a força axial é perpendicular 
à seção transversal do corpo. 
Observe novamente a figura 4. Repare que a força axial está dirigida para fora do corpo 
sobre o qual foi aplicada. Quando a força axial está dirigida para fora do corpo, trata-se 
de uma força axial de tração. A aplicação de uma força axial de tração num corpo preso 
produz uma deformação no corpo, isto é, um aumento no seu comprimento com 
diminuição da área da seção transversal. 
 
 
Figura 4. Força de tração produz deformação no corpo 
 
Este aumento de comprimento recebe o nome de alongamento. Veja o efeito do 
alongamento num corpo submetido a um ensaio de tração. 
 
 
 9
 
Figura 5. Corpo de prova de ensaio de tração 
 
Na norma brasileira, o alongamento é representado pela letra A e é calculado subtraindo-
se o comprimento inicial do comprimento final e dividindo-se o resultado pelo 
comprimento inicial. De acordo com Souza (1982) deve ser expressa em %. 
Em linguagem matemática, esta afirmação pode ser expressa pela seguinte igualdade: 
sendo que Lo representa o comprimento inicial antes do ensaio e Lf representa o 
comprimento final após o ensaio. 
100x
L
LL
A
o
of −= 
Suponha que você quer saber qual o alongamento sofrido por um corpo de 12 mm que, 
submetido a uma força axial de tração, ficou com 13,2 mm de comprimento. 
Aplicando a fórmula anterior, você fica sabendo que: 
100)/1,0(
12
2,1
12
122,13 xmmmmAA
L
LL
A
o
of ==⇒−=⇒−= 
A unidade mm/mm indica que ocorre uma deformação de 0,1 mm por 1 mm de dimensão 
do material. 
Para obter a deformação expressa em porcentagem, basta multiplicar o resultado anterior 
por 100. 
No nosso exemplo: A = 0,1 mm/mm X 100 = 10%. 
 
 
Tensão de tração: o que é e como é medida 
A força de tração atua sobre a área da seção transversal do material. Tem-se assim uma 
relação entre essa força aplicada e a área do material que está sendo exigida, 
denominada tensão. Neste módulo, a tensão será representada pela letra T ou Sigma (σ) 
Em outras palavras: 
Tensão (T ou σ) é a relação entre uma força (F) e uma unidade de área (S), tensão é a 
força aplicada dividida pela área da seção considerada: 
S
F=σ 
Para efeito de cálculo da tensão suportada por um material, considera-se como área útil 
da seção deste material a soma das áreas de suas partes maciças. Por exemplo: um 
cabo metálico para elevação de pesos, cuja área da seção é de 132,73 mm2, composto 
por 42 espiras de 1,2 mm2, tem como área útil 50,4 mm2. 
 
 
 10
 
A unidade de medida de força adotada pelo Sistema Internacional de Unidades (SI) é o 
Newton (N). 
A unidade quilograma-força (kgf) ainda é usada no Brasil porque a maioria das máquinas 
disponíveis possui escalas nesta unidade. Porém, após a realização dos ensaios, os 
valores de força devem ser convertidos para Newton (N). A unidade de medida de área é 
o metro quadrado (m2). No caso da medida de tensão, é mais freqüentemente usado seu 
submúltiplo, o milímetro quadrado (mm2). 
 
Assim, a tensão é expressa matematicamente como: 
2mm
N=σ 
Durante muito tempo, a tensão foi medida em kgf/mm2 ou em psi (Pound Square Inch, 
que quer dizer: libra por polegada quadrada). 
Com adoção do Sistema Internacional de Unidades (SI) pelo Brasil, em 1978, essas 
unidades foram substituídas pelo pascal (Pa). Um múltiplo dessa unidade, o megapascal 
(MPa), vem sendo utilizado por um número crescente de países, inclusive o Brasil. 
Veja no quadro de conversões a seguir a correspondência entre essas unidades de 
medida. 
 
 
1 N = 0,102 kgf 
1 kgf = 0,454 lb = 9,807 N 
1 MPa = 1 N/mm2 = 0,102 kgf/mm2 
1 kgf/mm2 = 1422,27 psi = 9,807 MPa = 9,807 N/mm2 
 
 
 
Equipamento para o ensaio de tração 
 
O ensaio de tração geralmente é realizado na máquina universal (Figura 2), que tem este 
nome porque se presta à realização de diversos tipos de ensaios. Analise 
cuidadosamente a ilustração da figura 2, que mostra os componentes básicos de uma 
máquina universal de ensaios. 
Fixa-se o corpo de prova na máquina por suas extremidades, numa posição que permite 
ao equipamento aplicar-lhe uma força axial para fora, de modo a aumentar seu 
comprimento. 
A máquina de tração é hidráulica, movida pela pressão de óleo, e está ligada a um 
dinamômetro que mede a força aplicada ao corpo de prova. 
A máquina de ensaio possui um registrador gráfico que vai traçando o diagrama de força 
e deformação, em papel milimetrado, à medida que o ensaio é realizado. 
 
Corpos de prova 
O ensaio de tração é feito em corpos de prova com características especificadas de 
acordo com normas técnicas. Suas dimensões devem ser adequadas à capacidade da 
máquina de ensaio. Normalmente utilizam-se corpos de prova de seção circular ou de 
seção retangular, dependendo da forma e tamanho do produto acabado do qual foram 
retirados, como mostram as ilustrações a seguir. 
 
 
 
 11
 
Figura 6. Corpos de prova de seção circular e de seção retangular 
 
A parte útil do corpo de prova, identificada no desenho anterior por Lo, é a região onde 
são feitas as medidas das propriedades mecânicas do material. 
Entre as cabeças e a parte útil há um raio de concordância para evitar que a ruptura 
ocorra fora da parte útil do corpo de prova (Lo). 
 
Segundo a ABNT, o comprimento da parte útil dos corpos de prova utilizados nos ensaios 
de tração deve corresponder a 5 (cinco) vezes o diâmetro da seção da parte útil. 
 
Por acordo internacional, sempre que possível um corpo de prova deve ter 10 mm de 
diâmetro e 50 mm de comprimento inicial. Não sendo possível a retirada de um corpo de 
prova deste tipo, deve-se adotar um corpo com dimensões proporcionais a essas. Corpos 
de prova com seção retangular são geralmente retirados de placas, chapas ou lâminas. 
Suas dimensões e tolerâncias de usinagem são normalizadas pela ISO/R377 enquanto 
não existir norma brasileira correspondente. A norma brasileira (NBR 6152, dez./1980) 
somente indica que os corpos de prova devem apresentar bom acabamento de superfície 
e ausência de trincas. 
 
Preparação do corpo de prova para o ensaio de tração 
O primeiro procedimento consiste em identificar o material do corpo de prova. Corpos de 
prova podem ser obtidos a partir da matéria-prima ou de partes específicas do produto 
acabado. 
Depois, deve-se medir o diâmetro do corpo de prova em dois pontos no comprimento da 
parte útil, utilizando um micrômetro,e calcular a média. 
Por fim, deve-se riscar o corpo de prova, isto é, traçar as divisões no comprimento útil. 
Num corpo de prova de 50 mm de comprimento, as marcações devem ser feitas de 5 em 
5 milímetros. 
 
Alongamento 
O alongamento elástico pode ser medido de forma direta por meio de um aparelho 
chamado extensômetro (Figura 2), que é acoplado ao corpo de prova. 
Já o alongamento plástico define a ductilidade do material: quanto maior o alongamento 
plástico, maior a facilidade de deformar o material. Pelo alongamento, podemos saber 
 
 
 12
para que tipo de processo de produção um material é indicado (forja a frio, laminação, 
estamparia profunda, etc.). 
 
Determinação do limite elástico ou de proporcionalidade 
Para sentir a importância desta propriedade, imagine-se dentro de um elevador, que 
funciona preso por um cabo de aço. O que aconteceria se o cabo se alongasse um 
pouquinho toda vez que o elevador subisse ou descesse? O cabo de aço iria ficar cada 
vez mais fino, até que a sua espessura se tornasse tal que não suportaria mais o peso da 
cabine (e com você lá dentro!). 
Não seria nada agradável uma queda do vigésimo andar. É, mas isto aconteceria se a 
solicitação ultrapassasse o limite elástico, porque qualquer solicitação acima do limite 
elástico causa deformação permanente. 
 
Portanto, o limite elástico é a máxima tensão a que uma peça pode ser submetida sem 
que ocorra deformação permanente. Por isso, o conhecimento de seu valor é 
fundamental para qualquer aplicação. 
A rigor, a determinação do limite elástico deveria ser feita por carregamentos e 
descarregamentos sucessivos, até que se alcançasse uma tensão que mostrasse, com 
precisão, uma deformação permanente. 
 
Este processo é muito trabalhoso e não faz parte dos ensaios de rotina. Porém, devido à 
importância de se conhecer o limite elástico, em 1939 um cientista chamado Johnson 
propôs um método para determinar um limite elástico aparente, que ficou conhecido 
como limite Johnson. 
 
Veja como determinar o limite Johnson na prática, acompanhando os passos explicados 
a seguir. 
 
1. Trace uma reta perpendicular ao eixo das tensões, fora da região da curva tensão-
deformação (F-G). 
 
Figura 7. Passos 1 e 2 para determinar o limite Johnson. 
 
2. Prolongue a reta da zona elástica, a partir do ponto O, até que ela corte a reta FG no 
ponto E. 
3. Marque o ponto D de modo que a medida do segmento FD seja igual a uma vez e 
meia o segmento FE. 
4. Trace a reta OD. 
G G 
 
 
 13
 
Figura 8. Passos 3 e 4 para determinar o limite Johnson. 
 
5. Trace a reta MN paralela a OD, tangenciando a curva tensão-deformação. 
 
 
Figura 9. Determinação do limite Johnson. 
 
O limite Johnson é o valor de tensão do ponto tangencial (A). 
 
Limite de escoamento: valores convencionais 
O limite de escoamento é, em algumas situações, alternativa ao limite elástico, pois 
também delimita o início da deformação permanente (um pouco acima). Ele é obtido 
verificando-se a parada do ponteiro na escala da força durante o ensaio e o patamar 
formado no gráfico exibido pela máquina. Com esse dado é possível calcular o limite de 
escoamento do material. 
Entretanto, vários metais não apresentam escoamento, e mesmo nas ligas em que ocorre 
ele não pode ser observado, na maioria dos casos, porque acontece muito rápido e não é 
possível detectá-lo. 
Por essas razões, foram convencionados alguns valores para determinar este limite. O 
valor convencionado (n) corresponde a um alongamento percentual. 
 
Os valores de uso mais freqüente são: 
· n = 0,2%, para metais e ligas metálicas em geral; 
· n = 0,1%, para aços ou ligas não ferrosas mais duras; 
· n = 0,01%, para aços-mola. 
 
Graficamente, o limite de escoamento dos materiais citados pode ser determinado pelo 
traçado de uma linha paralela ao trecho reto do diagrama tensão-deformação, a partir do 
 
 
 14
ponto n. Quando essa linha interceptar a curva, o limite de escoamento estará 
determinado, como mostra a figura 10 abaixo à direita. 
 
Figura 10. Limite de escoamento. 
 
Se o gráfico obtido no ensaio for expresso como Força versus ∆l, faz-se necessário 
encontrar o valor de ∆l em mm que corresponda ao alongamento recomendado ou 
convencional n. Por exemplo, se n=0,2% significa que ε=0,002. Já que ε=∆l/l0 e o valor 
de l0 é conhecido, temos que ∆l=0,002xl0, valor que será marcado no gráfico para se 
traçar a reta paralela ao trecho reto da curva. 
 
Tensão no limite de resistência 
Este valor de tensão é utilizado para a especificação dos materiais nas normas, pois é o 
único resultado preciso que se pode obter no ensaio de tração e é utilizado como base de 
cálculo de todas as outras tensões determinadas neste ensaio. 
Por exemplo, um aço 1080 apresenta um limite de resistência de aproximadamente 700 
MPa. Ao produzirmos novos lotes desse aço, devemos executar seu ensaio para verificar 
se ele realmente possui esta resistência. Ou seja, esta especificação é utilizada para 
comparar a resistência de um aço produzido com o valor referencial da norma. 
Conhecer o limite de resistência também é útil para comparar materiais. Por exemplo, um 
aço 1020 apresenta aproximadamente 400 MPa de resistência à tração. Este valor nos 
demonstra que o aço 1080 tem uma resistência 300 MPa maior que o 1020. Apesar de 
não se utilizar este valor para dimensionar estruturas, ele servirá de base para o controle 
de qualidade dessas ligas. 
 
 
Dificuldades com a tensão de ruptura 
É difícil determinar com precisão o limite de ruptura, pois não há forma de parar o 
ponteiro da força no instante exato da ruptura. Além disso, o limite de ruptura não serve 
para caracterizar o material, pois quanto mais dúctil ele é, mais se deforma antes de 
romper-se. 
 
Calculando a estricção 
Após ser atingida a carga máxima, ocorre a estricção do material, que é uma diminuição 
da seção transversal do corpo de prova na região aonde vai se localizar a ruptura, devido 
a um alongamento um pouco maior numa porção levemente mais fraca do corpo de 
prova. A estricção também é uma medida da ductilidade do material, da mesma forma 
que o alongamento plástico. É representada pela letra Z ou φ (phi), e calculada pela 
seguinte fórmula: 
 
 
 15
100x
S
SS
Z
o
fo −= 
 
onde So é a área de seção transversal inicial e Sf a área de seção final, conhecida pela 
medição da região fraturada. A redução da área da seção transversal ocorre após ter se 
atingido a carga máxima no ensaio de tração. 
 
 
Calculando o Módulo de Elasticidade 
 
O módulo de elasticidade é determinado pelas forças de ligação entre os átomos de um 
metal. Como estas forças são constantes para cada estrutura que apresente o metal, o 
módulo de elasticidade é uma das propriedades mais constantes dos metais, embora 
possa ser levemente afetado por adições de elementos de liga, ou por variações 
alotrópicas, tratamentos térmicos ou trabalho a frio que alterem a estrutura metálica. A 
medida de E é feita pela tangente da reta característica da zona elástica, traçando-se a 
curva tensão-deformação na zona elástica com a maior precisão possível. Poderá ser 
calculado a partir do limite Johnson determinado em tensão, dividido pela deformação ε 
obtida a partir do ∆l correspondente à força do Johnson dividido por l0. 
 
Ou 
alidadeproporcion
alidadeproporcionE ε
σ=
N/mm2, que pode ser calculado por 
0/
/
ll
SF
E
alidadeproporcion
oalidadeproporcion
∆= N/mm2 conforme figura 11. 
 
 
 
 
Figura 11. Determinação da força de proporcionalidade e o correspondente valor de ∆l 
usados respectivamente para calcular a tensão limite de proporcionalidade e a 
deformação de proporcionalidade. 
 
 
 
 
Fprop
∆lprop
F (N). 
∆l (mm). 
 
 
 16
Calculando o Módulo de Resiliência 
 
A resiliência corresponde à capacidade do material de absorver energia quando este é 
deformado elasticamente e a propriedade associada a ela é dada pelo módulo de 
resiliência (Ur). 
 
E
U escoamentoR 2
2σ= N.mm/mm3 
 
 
Figura 12. Módulo de resiliênciaCalculando o Módulo de Tenacidade 
 
A tenacidade de um metal é a sua capacidade de absorver energia na zona plástica. A 
tenacidade é medida através do módulo de tenacidade, que é a quantidade de energia 
absorvida por unidade de volume no ensaio de tração até a fratura. 
 
Para materiais dúcteis podem ser usadas 
total
resesc
T xU εσσ 2
+= N.mm/mm3 ou totalresT xU εσ= N.mm/mm3 
 
E para materiais frágeis 
 
totalresT xU εσ3
2= N.mm/mm3 
 
Telecurso 2000. Mecânica. Ensaios e Souza(Adaptados) 
 
 
EXERCÍCIO 
Uma barra de aço foi submetida a um ensaio de tração convencional, apresentando os 
resultados da tabela abaixo. 
Dados: Diâmetro do corpo de prova: 19,0 mm. Comprimento de referência (inicial): lo= 
198 mm. Comprimento final = 218 mm. Diâmetro da seção estrita= 15,7 mm. Carga 
máxima suportada pelo corpo de prova: 195000 N. 
Faça o gráfico em papel milimetrado e determine: 
 
 
 17
a) Alongamento plástico (A em %) e estricção (Z em %) 
b) Limite de resistência à tração 
c) Limite de escoamento para n=0,2% 
d) Limite de proporcionalidade pelo método de Johnson 
e) Módulo de Elasticidade 
f) Módulo de Resiliência 
g) Módulo de Tenacidade 
 
∆l (mm) Carga(N)
 0,05 14900
0,1 30000
0,15 44200
0,2 59200
0,25 74500
0,3 89000
0,35 103500
0,4 119000
0,45 128000
0,5 137500
0,55 144000
0,6 150000
0,65 153600
0,7 157000
0,75 161000
0,8 162400
0,85 165000
0,9 166000
0,95 167000
1 168000
1,05 168200
1,1 168500
1,15 169000
1,2 170500
 
 
 18
Dureza Brinell 
 
Ao escrever a lápis ou lapiseira, você sente com facilidade a diferença entre uma grafite 
macia, que desliza suavemente sobre o papel, e uma grafite dura, que deixa o papel 
marcado. 
Entretanto, a dureza de um material é um conceito relativamente complexo de definir, 
originando diversas interpretações. 
Num bom dicionário, você encontra que dureza é: qualidade ou estado de duro, rijeza. 
Duro, por sua vez, é definido como .difícil de penetrar ou de riscar, consistente, sólido. 
Essas definições não caracterizam o que é dureza para todas as situações, pois ela 
assume um significado diferente conforme o contexto em que é empregada: 
· Na área da metalurgia, considera-se dureza como a resistência à deformação plástica 
permanente. Isso porque uma grande parte da metalurgia consiste em deformar 
plasticamente os metais. 
· Na área da mecânica, é a resistência à penetração de um material duro no outro, pois 
esta é uma característica que pode ser facilmente medida. 
· Para um projetista, é uma base de medida, que serve para conhecer a resistência 
mecânica e o efeito do tratamento térmico ou mecânico em um metal. Além disso, 
permite avaliar a resistência do material ao desgaste. 
· Para um técnico em usinagem, é a resistência ao corte do metal, pois este profissional 
atua com corte de metais, e a maior ou menor dificuldade de usinar um metal é 
caracterizada como maior ou menor dureza. 
· Para um mineralogista é a resistência ao risco que um material pode produzir em outro. 
E esse é um dos critérios usados para classificar minerais. 
Ou seja, a dureza não é uma propriedade absoluta. Só tem sentido falar em dureza 
quando se comparam materiais, isto é, só existe um material duro se houver outro mole. 
É importante destacar que, apesar das diversas definições, um material com grande 
resistência à deformação plástica permanente também terá alta resistência ao desgaste, 
alta resistência ao corte e será difícil de ser riscado, ou seja, será duro em qualquer uma 
dessas situações. 
 
Ensaio de dureza Brinell 
 
Em 1900, J. A. Brinell divulgou este ensaio, que passou a ser largamente aceito e 
padronizado, devido à relação existente entre os valores obtidos no ensaio e os 
resultados de resistência à tração. 
O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço 
temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por 
meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de diâmetro d. 
A dureza Brinell é representada pelas letras HB. Esta representação vem do inglês 
Hardness Brinell, que quer dizer .dureza Brinell. A dureza Brinell (HB) é a relação entre a 
carga aplicada (F) e a área da calota esférica impressa no material ensaiado (Ac). 
 
 
Em linguagem matemática 
cA
FHB = 
 
A área da calota esférica é dada pela fórmula: πDp, onde p é a profundidade da calota. 
Substituindo Ac pela fórmula para cálculo da área da calota, temos: 
 
 
 19
Dp
FHB π= 
A localização de uma impressão Brinell deve ser tal que mantenha um afastamento das 
bordas do corpo de prova de no mínimo duas vezes e meia o diâmetro, d, obtido. A 
espessura do corpo de prova, para ser ensaiado à dureza Brinell, deve ser no mínimo 
igual a dez vezes o diâmetro, d obtido, para evitar, em ambos os casos, degenerações 
laterais e de profundidade, falseando o resultado. A distância entre duas impressões 
Brinell deve ser no mínimo igual a 5d. 
 
 
 
Figura 13. Ensaio de dureza Brinell. 
 
Devido à dificuldade técnica de medição da profundidade (p), que é um valor muito 
pequeno, utiliza-se uma relação matemática entre a profundidade (p) e o diâmetro da 
calota (d) para chegar à fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB, 
representada a seguir: 
 
)(
2
22 dDDD
FHB −−= π 
 
A unidade kgf/mm2, que deveria ser sempre colocada após o valor de HB, é omitida, uma 
vez que a dureza Brinell não é um conceito físico satisfatório, pois a força aplicada no 
material tem valores diferentes em cada ponto da calota. 
 
Os cálculos anteriores são dispensáveis, se você dispuser de uma tabela apropriada. 
Veja a seguir um exemplo de tabela que fornece os valores de dureza Brinell normal, em 
função de um diâmetro de impressão d. 
 
Exercício: Tente localizar na tabela da página seguinte o valor de dureza para um 
material que deixou um diâmetro de impressão de 3,55 mm. 
 
 
 
 20
 
 
Escolha das condições de ensaio 
 
O ensaio padronizado, proposto por Brinell, é realizado com carga de 3.000 kgf e esfera 
de 10 mm de diâmetro, de aço temperado. 
Porém, usando cargas e esferas diferentes, é possível chegar ao mesmo valor de dureza, 
desde que se observem algumas condições: 
· A carga será determinada de tal modo que o diâmetro de impressão d se situe no 
intervalo de 0,25 a 0,5 do diâmetro da esfera D. A impressão será considerada ideal se o 
valor de d ficar na média entre os dois valores anteriores, ou seja, 0,375 mm. 
· Para obter um diâmetro de impressão dentro do intervalo citado no item anterior, deve-
se manter constante a relação entre a carga (F) e o diâmetro ao quadrado da esfera do 
penetrador (D2), ou seja, a relação: 
2D
F
 é igual a uma constante chamada fator de carga. 
 
 
 
 21
Para padronizar o ensaio, foram fixados valores de fatores de carga de acordo com a 
faixa de dureza e o tipo de material. O quadro a seguir mostra os principais fatores de 
carga utilizados e respectivas faixas de dureza e indicações. 
 
 
O diâmetro da esfera é determinado em função da espessura do corpo de prova 
ensaiado. A espessura mínima é indicada em normas técnicas de método de ensaio. No 
caso da norma brasileira, a espessura mínima do material ensaiado deve ser 17 vezes a 
profundidade da calota. 
O quadro a seguir mostra os diâmetros de esfera mais usados e os valores de carga para 
cada caso, em função do fator de carga escolhido. 
 
 
Observe que, no quadro anterior, os valores de carga foram determinados a partir das 
relações entre F e D2 indicadas no primeiro quadro. Exemplificando: 
2
2 3030 DFD
F =⇒= 
 
Verificando o entendimento 
Uma empresa comprou um lote de chapas de aço carbono com a seguinte especificação: 
- espessura: 4 mm 
- dureza Brinell (HB): 180 
Essas chapas devem ser submetidas ao ensaio de dureza Brinell para confirmar se estão 
de acordo com as especificações. 
Nosso problema consiste em saber se essas chapas podem ser ensaiadas com a esfera 
de 10 mm. 
Para resolver esse problema, precisamos das informações contidas nosdois quadros 
anteriores. 
Observando o primeiro quadro, você fica sabendo que a relação F/D2 para este material 
(aço carbono) é igual a 30. 
O segundo quadro mostra que, para uma esfera de 10 mm e um fator de carga igual a 
30, a carga de ensaio é de 3.000 kgf. 
Com esses dados, é possível calcular a profundidade de impressão da calota, aplicando 
a fórmula: HB=F/πDp. Isolando p, temos: 
 
 
 
 22
53,0
5652
3000
1801014,3
3000 =⇒=⇒=⇒= pp
xx
p
DHB
Fp π 
Portanto, a profundidade da impressão é de 0,53 mm. Sabemos que a espessura do 
material ensaiado deve ser, no mínimo, 17 vezes a profundidade da calota. Multiplicando 
a profundidade da impressão por 17, obtemos: 9,01 mm. 
Conclusão: as chapas de 4 mm não podem ser ensaiadas com a esfera de 10 mm. 
Devem ser usadas esferas menores. 
A esfera de 10 mm produz grandes calotas na peça. Por isso é a mais adequada para 
medir materiais que têm a estrutura formada por duas ou mais fases de dureza muito 
discrepantes. 
Em casos assim, a dureza é determinada pela média entre as fases, como acontece com 
os ferros fundidos, bronzes etc. 
A utilização de esferas diferentes de 10 mm só é válida para materiais homogêneos. 
Esferas de diâmetros menores produziriam calotas menores e, no caso de materiais 
heterogêneos, poderia ocorrer de se estar medindo a dureza de apenas uma das fases. 
Com isso, o valor de dureza seria diferente do esperado para o material. 
 
Representação dos resultados obtidos 
O número de dureza Brinell deve ser seguido pelo símbolo HB, sem qualquer sufixo, 
sempre que se tratar do ensaio padronizado, com aplicação da carga durante 15 
segundos. 
Em outras condições, o símbolo HB recebe um sufixo formado por números que indicam 
as condições específicas do teste, na seguinte ordem: diâmetro da esfera, carga e tempo 
de aplicação da carga. 
Exemplificando: Um valor de dureza Brinell 85, medido com uma esfera de 10 mm de 
diâmetro e uma carga de 1.000 kgf, aplicada por 30 segundos, é representado da 
seguinte forma: 85HB 10/1000/30. 
 
O tempo de aplicação da carga varia de 15 a 60 segundos: é de 15 segundos para 
metais com dureza Brinell maior que 300; de 60 segundos para metais moles, como o 
chumbo, estanho, metais-patente etc., e de 30 segundos para os demais casos. 
A medida do diâmetro da calota (d) deve ser obtida pela média de duas leituras obtidas a 
90º uma da outra, e de maneira geral não pode haver diferença maior que 0,06 mm entre 
as duas leituras, para esferas de 10 mm. 
 
 
DUREZA ROCKWELL 
 
Em 1922, Rockwell desenvolveu um método de ensaio de dureza que utilizava um 
sistema de pré-carga. Este método apresenta algumas vantagens em relação ao ensaio 
Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais moles até os 
mais duros. Entretanto, também tem limitações, o que indica que está longe de ser a 
solução técnica ideal. 
O ensaio Rockwell, que leva o nome do seu criador, é hoje o processo mais utilizado no 
mundo inteiro, devido à rapidez e à facilidade de execução, isenção de erros humanos, 
facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas e pequeno tamanho da 
impressão. 
Todas essas razões justificam dedicar uma aula ao estudo deste método de ensaio. No 
final, você ficará sabendo como é feito o ensaio Rockwell, qual o equipamento 
empregado e como utilizar as diferentes escalas de dureza Rockwell. 
Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma 
pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e 
depois se aplica a carga do ensaio propriamente dita. 
 
 
 23
A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina de 
ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de dureza do 
material. 
Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são do tipo 
esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de 
conicidade). 
 
DESCRIÇÃO DO PROCESSO 
 
 
Figura 14. Etapas da determinação da dureza Rockwell. 
 
Quando se utiliza o penetrador cônico de diamante, deve-se fazer a leitura do resultado 
na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador esférico, faz-se a 
leitura do resultado na escala vermelha. 
Nos equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada a escala a ser usada, o valor é 
dado diretamente na escala determinada. 
 
O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell. Este valor 
corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraídas a recuperação 
elástica do material, após a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da 
aplicação da pré-carga. 
Em outras palavras: a profundidade da impressão produzida pela carga maior é a base 
de medida do ensaio Rockwell. Veja a seguir a representação esquemática da 
profundidade produzida por um penetrador cônico de diamante. 
 
 
 24
 
 
Figura 15. Penetrador de diamante no ensaio Rockwell na aplicação da carga. 
 
Pode-se realizar o ensaio de dureza Rockwell em dois tipos de máquinas, ambas com a 
mesma técnica de operação, que diferem apenas pela precisão de seus componentes. 
A máquina padrão mede a dureza Rockwell normal e é indicada para avaliação de dureza 
em geral. 
 
A máquina mais precisa mede a dureza Rockwell superficial, e é indicada para avaliação 
de dureza em folhas finas ou lâminas, ou camadas superficiais de materiais. 
Na máquina Rockwell normal, cada divisão da escala equivale a 0,02 mm; na máquina 
Rockwell superficial, cada divisão equivale a 0,01 mm. 
 
As escalas de dureza Rockwell foram determinadas em função do tipo de penetrador e 
do valor da carga maior. 
Nos ensaios de dureza Rockwell normal utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e a carga 
maior pode ser de 60, 100 ou 150 kgf. 
Nos ensaios de dureza Rockwell superficial a pré-carga é de 3 kgf e a carga maior pode 
ser de 15, 30 ou 45 kgf. 
Estas escalas não têm relação entre si. Por isso, não faz sentido comparar a dureza de 
materiais submetidos a ensaio de dureza Rockwell utilizando escalas diferentes. Ou seja, 
um material ensaiado numa escala só pode ser comparado a outro material ensaiado na 
mesma escala. 
E por falar em escalas, analise os quadros a seguir, que mostram as escalas mais 
utilizadas nos processos industriais. 
 
 
 
 25
 
Telecurso 2000, Ensaios. 
 
 
 
 26
 
 
Representação da dureza Rockwell 
O número de dureza Rockwell deve ser seguido pelo símbolo HR, com um sufixo que 
indique a escala utilizada. 
Veja, por exemplo, a interpretação do resultado 64HRC: 
· 64 é o valor de dureza obtido no ensaio; 
· HR indica que se trata de ensaio de dureza Rockwell; 
· a última letra, no exemplo C, indica qual a escala empregada. 
 
Profundidade de penetração 
A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio é importante para definir a 
espessura mínima do corpo de prova. 
De modo geral, a espessura mínima do corpo de prova deve ser 17 vezes a profundidade 
atingida pelo penetrador. 
Entretanto, não há meios de medir a profundidade exata atingida pelo penetrador no 
ensaio de dureza Rockwell. 
É possível obter a medida aproximada desta profundidade (P), a partir do valor de dureza 
indicado na escala da máquina de ensaio, utilizando as fórmulas a seguir: 
 
· Penetrador de diamante: 
HR normal: P = 0,002 ´ (100 - HR) 
HR superficial: P = 0,001 ´ (100 - HR) 
· Penetrador esférico: 
HR normal: P = 0,002 ´ (130 - HR) 
HR superficial: P = 0,001 ´ (100 - HR) 
 
Por exemplo, a profundidade aproximada de penetração que será atingida ao ensaiar um 
material com dureza estimada de 40HRC é de 0,12 mm. 
 
 
 27
Como se chegou a este resultado? Consultando as tabelas com as escalas de dureza 
Rockwell, ficamos sabendo que a escala C se refere à dureza Rockwell normal e que 
esta escala utiliza penetrador de diamante. O passo seguinte foi escolher a fórmula: P = 
0,002 ´ (100 - HR) e fazer as contas. 
 
Exercício 
Qual deve ser a espessura mínima de uma chapa que será submetida ao ensaio de 
durezaRockwell para um material com dureza esperada de 80HRB? 
 
A primeira coisa a ser feita é descobrir a profundidade aproximada atingida pelo 
penetrador. 
Para isso, deve ter ido ao quadro com a escala B (dureza Rockwell normal), e constatado 
que esta escala usa penetrador esférico. 
Com essas informações, deve ter escolhido a fórmula: P = 0,002 ´ (130 - 80) para 
encontrar o valor da profundidade aproximada. Feitos os cálculos, deve ter concluído que 
esta profundidade é de aproximadamente 0,1 mm. 
Uma vez que a espessura do corpo de prova equivale, em geral, a pelo menos 17 vezes 
a medida da profundidade, a espessura mínima da chapa deve ser de 1,7 mm. 
Como você viu, o ensaio de dureza Rockwell tornou possível avaliar a dureza de 
materiais que não poderiam ser submetidos ao ensaio Brinell. Mesmo assim, há 
situações em que nem o ensaio Brinell nem o Rockwell são recomendáveis. Por isso, a 
próxima aula será dedicada a outro tipo de ensaio de dureza, o ensaio Vickers. 
 
Ensaios de Dureza Vickers e Knoop 
 
Figura 16. Penetradores para ensaio Vickers e Knoop. 
 
 
 28
OUTROS ENSAIOS 
 
Ensaio de Compressão - É a aplicação de carga compressiva uniaxial em um corpo-de-
prova. A deformação linear obtida pela medida da distância entre as placas que 
comprimem o corpo versus a carga de compressão consiste na resposta desse tipo de 
ensaio, basicamente utilizado nas indústrias de construção civil e de materiais cerâmicos. 
Além disso, fornece resultados de análise estatística, permitindo quantificar o 
comportamento mecânico do concreto, da madeira, dos compósitos e de materiais de 
baixa ductilidade (frágeis). Os resultados numéricos obtidos no ensaio de compressão 
são similares aos obtidos no ensaio de tração. 
 
 
 
Figura 17. Ensaio de Compressão 
 
Ensaio de Torção – Consiste na aplicação de carga rotativa em um corpo-de-prova 
geralmente de geometria cilíndrica. Mede-se o ângulo de deformação (θ) como função do 
momento torsor aplicado (Mt). Esse ensaio é amplamente utilizado na indústria de 
componentes mecânicos, como motores de arranque, turbinas, motores de máquinas 
pesadas e outros, principalmente por ter a vantagem de fornecer dados quantitativos das 
características mecânicas dos materiais que compõem o eixo, particularmente as tensões 
de cisalhamento. Entre os principais resultados do ensaio, destacam-se: limite de 
escoamento à torção, módulo de ruptura à torção e módulo de elasticidade transversal 
(G). 
 
 
 
 
 
 29
 
Figura 18. Eixo de transmissão de caminhões e esquema do ensaio de torção. 
 
Ensaio de Impacto – O comportamento dúctil-frágil dos materiais pode ser mais 
amplamente caracterizado por estes ensaios. A carga é aplicada na forma de esforços 
por choque (dinâmicos), sendo o impacto obtido por meio da queda de um martelete ou 
pêndulo, de uma altura determinada, sobre a peça a examinar. As massas utilizadas no 
ensaio são intercambiáveis, possuem diferentes pesos e podem cair de alturas variáveis. 
Os ensaios mais conhecidos são denominados Charpy e Izod, dependendo da 
configuração geométrica do entalhe e do modo de fixação do corpo-de-prova na 
máquina. Como resultado do ensaio, obtém-se a energia absorvida pelo material até a 
fratura. A principal aplicação desse ensaio refere-se à caracterização do comportamento 
dos materiais, na transição da propriedade dúctil para a frágil como função da 
temperatura, possibilitando a determinação da faixa de temperaturas na qual um material 
muda de dúctil para frágil. O ensaio de impacto é largamente utilizado nas indústrias 
naval e bélico, e em particular, nas construções que deverão suportar baixas 
temperaturas. 
 
Figura 19. Equipamento para ensaio de impacto. 
Garcia, Amauri; Spim, J. A. e Santos, C. A. dos. Ensaios dos Materiais, Editora LTC. 
2000, Telecurso, Ensaio de Impacto. 
 
 
 30
 
SIDERURGIA 
 
Para poder fabricar o aço e o ferro fundido, precisa-se do ferro gusa. É um material duro 
e quebradiço, formado por uma liga de ferro e carbono, com alto teor, ou seja, uma 
grande quantidade de carbono e um pouco de silício (Si), manganês (Mn), fósforo (P) e 
enxofre (S). 
O grande problema tecnológico que envolve a fabricação do gusa é a obtenção das altas 
temperaturas que favoreçam a absorção do carbono.A história da metalurgia nos conta 
que os fornos primitivos eram: 
- Tipo poço fechado 
- Tipo de forja catalã, sendo que ambos usavam carvão vegetal como 
combustível. 
 
Figura 20 – Fornos primitivos usados na redução do minério de ferro, pelo emprego de 
carvão vegetal como combustível. 
 
Estes dois tipos de fornos usavam o processo de redução direta (ferro não era obtido 
no estado líquido): 
C + O2 → CO2 CO2 + C → CO 
CO + FeXOY → Fe + CO2 
Obs.: O ferro era obtido no estado pastoso (líquido de alta viscosidade), misturado 
com as impurezas do minério. 
O ferro assim obtido apresentava-se em geral relativamente dúctil, mole, maleável e 
podia ser trabalhado por martelamento a temperaturas relativamente elevadas. Após ser 
retirado do forno (uma bola de ferro), o ferro era martelado para a remoção das 
impurezas. O resultado final era uma barra ou “lupa”, posteriormente reaquecida e 
trabalhada por martelamento (ferro pudlado). 
 
 
 31
Nos fornos primitivos tinha-se a possibilidade de absorção de certa quantidade de 
carbono (até 1%), o que por rápido resfriamento poderia elevar drasticamente a dureza 
do material (têmpera). 
Na Europa, no começo do século XIV, os fornos usados tinham se tornado tão altos e as 
condições de insuflação de oxigênio tão aperfeiçoadas, que a temperatura de combustão 
aumentou muito. Isso permitiu que o ferro absorvesse carbono e, finalmente, saísse 
líquido do forno. Esse produto, embora duro e quebradiço, podia ser novamente derretido 
com mais facilidade e ser vazado em moldes. Surgiram o alto forno e a fundição. 
 
Na Inglaterra, no século XVIII, descobriu-se que o coque, um produto sólido da destilação 
do carvão mineral, servia como combustível para produzir o ferro-gusa. 
Fornos chaminé: Carga → introduzida pelo topo 
 Ar → soprado pela parte inferior 
1500 → Inglaterra → Alto forno mais próximo aos modernos 
1619 → Inglaterra → Introdução do coque 
1800 → Inglaterra → Aquecimento do ar 
 
Hoje, um alto forno pode ter até 35 metros de altura. Fica dentro de um complexo 
industrial chamado usina siderúrgica e é o principal equipamento usado na metalurgia do 
ferro. 
 
As matérias-primas básicas da indústria siderúrgica são as seguintes: 
- Minério de ferro 
- Carvão 
- Calcáreo 
Minério de Ferro 
 
O minério de ferro é a principal matéria-prima do alto-forno, pois é dele que se extrai 
o ferro. Os minerais que contêm ferro em quantidade apreciável são os óxidos, 
carbonatos, sulfetos e silicatos. Os mais importantes para a indústria siderúrgica são os 
óxidos, sendo eles: 
- Magnetita (óxido ferroso-férrico) → Fe3O4 (72,4% Fe). 
- Hematita (óxido férrico) → Fe2O3 (69,9% Fe). 
- Limonita (óxido hidratado de ferro) → 2FeO3.3H2O (48,3% Fe). 
Obs.: O Brasil possui grandes reservas de minério de ferro de alta qualidade (alto 
teor de ferro). 
O minério de ferro é composto por três partes a saber: 
- Útil → parte que contém o ferro 
- Ganga → impurezas sem valor direto 
- Estéril → rocha onde o minério é encontrado. 
O minério de ferro pode ser classificado como Rico (60 a 70% de Fe), Médio (50-
60% de Fe) e Pobre (<50%) 
Beneficiamento do minério de ferro 
O termo genérico “beneficiamento” compreende uma série de operações que têm 
como objetivo tornar o minério mais adequado para a utilização nos altos-fornos. Estas 
 
 
 32
operações são britamento, peneiramento, mistura, moagem, concentração, classificação 
e aglomeração (principal). A aglomeração visa melhorar a permeabilidade da carga do 
alto-forno, reduzir o consumo de carvão e acelerar o processo de redução. Os processos 
mais importantes de aglomeração são a sinterização e a pelotização. 
A sinterização consisteem aglomerar-se finos de minério de ferro numa mistura com 
aproximadamente 5% de um carvão finamente dividido ou coque. A carga é aquecida por 
intermédio de queimadores e com o auxílio de fluxo de ar. A temperatura que se 
desenvolve durante o processo atinge 1.300 a 1500oC, suficiente para promover a ligação 
das partículas finas do minério, resultando num produto uniforme e poroso chamado 
sínter. 
A pelotização é o mais novo processo de aglomeração e talvez o de maior êxito. 
Neste processo, produzem-se inicialmente “bolas” ou “pelotas” cruas de finos de minério 
de alto teor ou de minério concentrado. Adiciona-se cerca de 10% de água e, geralmente, 
um aglomerante de natureza inorgânica. Uma vez obtidas as pelotas cruas, estas são 
secas, pré-aquecidas e então queimadas. 
 
Carvão 
O combustível utilizado no alto-forno é o carvão, coque ou de madeira, cuja ação se 
faz sentir em três sentidos: 
- fornecedor de calor para a combustão; 
- fornecedor do carbono para a redução de óxido de ferro; 
- indiretamente, fornecedor de carbono como principal elemento de liga do ferro 
gusa. 
- 
O coque é obtido pelo processo de “coqueificação”, que consiste, em princípio, no 
aquecimento a altas temperaturas, em câmaras hermeticamente (exceto para saída de 
gases) fechadas, do carvão mineral. No aquecimento às temperaturas de coqueificação e 
na ausência de ar, as moléculas orgânicas complexas que constituem o carvão mineral 
se dividem, produzindo gases e compostos orgânicos sólidos e líquidos de baixo peso 
molecular e um resíduo carbonáceo relativamente não volátil. Este resíduo resultante é o 
“coque”, que se apresenta como uma substância porosa, celular, heterogênea, sob os 
pontos de vista químico e físico. A qualidade do coque depende muito do carvão mineral 
do qual se origina, principalmente do seu teor de impurezas. 
 
O carvão vegetal ou de “madeira” é fabricado mediante pirólise da madeira, isto é, 
quebra das moléculas complexas que constituem a madeira, em moléculas mais simples, 
mediante calor. O aquecimento para a carbonização da madeira é feito em fornos de 
certo modo rudimentares e pouco eficientes, sobretudo no Brasil, pois os subprodutos 
gasosos e líquidos são perdidos durante o processo. O calor é aplicado à madeira, com 
ausência de oxigênio, resultando em gases (CO2, CO, H2, etc.), líquidos (alcatrões, ácido 
acético, álcool metílico) e o resíduo sólido que é o carvão vegetal. 
Fundente 
A função do fundente é combinar-se com as impurezas (ganga) do minério e com as 
cinzas do carvão, formando as chamadas “escórias”. O principal fundente é o calcário, de 
fórmula CaCo3. 
Outras matérias-primas da indústria siderúrgica 
Entre elas, a mais importante é o minério de manganês. Outras matérias-primas 
incluem as “ferro-ligas” de silício, cromo, vanádio, molibdênio, níquel, tungstênio, titânio, 
etc. Finalmente, deve-se ainda mencionar como importante matéria-prima a sucata de 
aço, ou seja, subprodutos da fabricação de aço e itens ou componentes de aço 
desgastados, quebrados ou descartados. 
 
 
 33
Alto Forno 
 
O alto forno é construído de tijolos e envolvido por uma carcaça protetora de aço. Todas 
as suas partes internas, sujeitas a altas temperaturas, são revestidas com tijolos 
chamados refratários porque suportam altas temperaturas sem derreter. Três zonas 
fundamentais caracterizam o alto-forno: o fundo chamado de cadinho, a segunda 
chamada de rampa e a seção superior chamada de cuba. 
O cadinho é o lugar onde o gusa líquido é depositado. A escória flutua sobre o ferro, que 
é mais pesado. No cadinho há dois furos: o furo de corrida, aberto de tempos em tempos 
para que o ferro líquido escoe, e o furo para escoamento da escória. Como a escória 
flutua, o furo para seu escoamento fica acima do furo decorrida. Assim, sobra espaço 
para que uma quantidade razoável de ferro seja acumulada entre as corridas. 
Na rampa acontecem a combustão e a fusão. Para facilitar esses processos, entre o 
cadinho e a rampa ficam as ventaneiras, que são furos distribuídos uniformemente por 
onde o ar pré-aquecido é soprado sob pressão. 
A cuba ocupa mais ou menos dois terços da altura total do alto-forno. É nela que é 
colocada, alternadamente e em camadas sucessivas, a carga, composta de minério de 
ferro, carvão e os fundentes (cal, calcáreo). 
 
O que acontece dentro do alto-forno? 
Quando o minério de ferro. O coque e os fundentes são introduzidos na parte superior da 
rampa, algumas coisas acontecem: 
- os óxidos de ferro sofrem redução, ou seja, o oxigênio é eliminado do minério de ferro; 
 
Reações químicas de redução do minério de ferro: 
3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 
Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 
ou 
Fe2O3 + 3C → 2Fe + 3CO 
 
- a ganga se funde, ou seja, as impurezas do minério se derretem; 
- o gusa se funde, quer dizer, o carbono é incorporado ao ferro líquido; 
- certos elementos da ganga são parcialmente reduzidos, ou seja, algumas impurezas 
são incorporadas ao gusa. 
Ao sair do alto-forno, o gusa, com teor de carbono entre 3,0 e 4,5%, pode seguir um,entre 
dois caminhos: pode ir para a fundição, para ser usado na fabricação de peças de ferro 
fundido, ou pode ir para aciaria, onde pode ser misturado com sucata de aço ou, 
eventualmente, com outros metais, para se transformar em aço, ou seja uma liga ferrosa 
com um teor de carbono de menos de 2%. 
O principal produto do alto-forno é o ferro gusa. O ferro gusa é uma liga ferro-
carbono de alto teor de carbono e teores variáveis de silício, manganês, fósforo e 
enxofre. De um modo geral, a maioria dos ferro gusas possíveis de serem obtidos em 
alto-forno está compreendida na seguinte faixa de composições: 
Carbono - 3 a 4,4% 
Silício - 0,5 a 4,0% 
Manganês - 0,5 a 2,5% 
Fósforo - 0,05 a 2,0% 
Enxofre - 0,20% máx. 
 
 
 
 
 34 
 
 
Figura 21. Esquema do alto forno 
 
 
 
 34
FABRICAÇÃO DO AÇO 
 
A produção do aço líquido se dá através da oxidação controlada das impurezas 
presentes no gusa líquido e na sucata. 
Este processo é denominado refino do aço e é realizado em uma instalação conhecida 
como aciaria. 
O refino do aço normalmente é realizado em batelada pelos seguintes processos: 
 - Aciaria a oxigênio – Conversor LD (carga predominantemente líquida). 
 - Aciaria elétrica – Forno elétrico a arco – FEA (carga predominantemente sólida). 
 
O conversor LD (Linz-Donawitz) usa o princípio de injeção de oxigênio, neste caso ele é 
soprado sob pressão na superfície do gusa líquido. Essa injeção é feita pela parte de 
cima do conversor. 
Este tipo de forno é constituído de uma carcaça cilíndrica de aço resistente ao calor, 
revestido internamente por materiais refratários de dolomita ou magnesita. A injeção de 
oxigênio é feita por meio de uma lança metálica composta de vários tubos de aço. O jato 
de oxigênio é dirigido para a superfície do gusa líquido e essa região de contato é 
chamada de zona de impacto. 
Na zona de impacto, a reação de oxidação é muito intensa e a temperatura chega a 
atingir entre 2500 e 3000ºC. Isso provoca uma grande agitação do banho, o que acelera 
as reações de oxidação no gusa líquido. Nesse conversor, a contaminação do aço por 
nitrogênio é muito pequena porque se usa oxigênio puro. Isso é um fator importante para 
os aços que passarão por processo de soldagem, por exemplo, pois esse tipo de 
contaminação causa defeitos na solda. 
 
 
Figura 22. Fabricação do aço pelo processo Conversor LD. 
 
 
 
 35
É nos fornos elétricos que se transforma sucata em aço. Por esse processo, transforma-
se energia elétrica em energia térmica, por meio da qual ocorre a fusão do gusa e da 
sucata, sob condições controladas de temperatura e de oxidação do metal líquido. É um 
processo que permite, também, a adição de elementos de liga que melhoram as 
propriedades do aço e lhe dão características excepcionais. Por causa disso, esse é o 
melhor processo para a produção de aços de qualidade. 
Osfornos elétricos são basicamente de dois tipos: a arco elétrico e de indução. O forno a 
arco elétrico é constituído de uma carcaça de aço feita de chapas grossas soldadas ou 
rebitadas, de modo a formar um recipiente cilíndrico com fundo abaulado. Essa carcaça é 
revestida na parte inferior (chamada soleira) por materiais refratários, de natureza básica 
(dolomita ou magnesita) ou ácida (sílica), dependendo da carga que o forno vai 
processar. O restante do forno é revestido com tijolos refratários silicosos. Os eletrodos 
responsáveis, juntamente com a carga metálica, pela formação do arco elétrico estão 
colocados na abóbada (parte superior) do forno. 
A carga de um forno a arco é constituída, basicamente, de sucata e fundente (cal). Nos 
fornos de revestimento ácido, a carga deve ter mínimas quantidades de fósforo e enxofre. 
Nos fornos de revestimento básico, a carga deve ter quantidades bem pequenas de 
silício. 
Durante o processo, algumas reações químicas acontecem: a oxidação, na qual se 
oxidam as impurezas e o carbono, a desoxidação, ou retirada dos óxidos com a ajuda de 
agentes desoxidantes, e a dessulfuração, quando o enxofre é retirado. É um processo 
que permite o controle preciso das quantidades de carbono presentes no aço. 
 
 
Figura 23. Forno elétrico a arco de produção de aço. 
 
Outro forno que usa a energia elétrica para a produção de aço é o forno de indução, que 
também processa sucata. O conjunto que compõe esse forno é formado de um gerador 
com motor de acionamento, uma bateria de condensadores e uma câmara de 
aquecimento. Essa câmara é basculante e tem, na parte externa, a bobina de indução. O 
cadinho é feito de massa refratária socada dentro dessa câmara, onde a sucata se funde 
por meio de calor produzido dentro da própria carga. 
 
 
 36
Para a produção do aço, liga-se o forno, e os pedaços de sucata que devem ser de boa 
qualidade vão sendo colocadas dentro do forno, à medida que a carga vai sendo fundida. 
Depois que a fusão se completa e que a temperatura desejada é atingida, adiciona-se 
cálcio, silício ou alumínio, que são elementos desoxidantes e têm a função de retirar os 
óxidos do metal. 
 
 
Figura 24. Forno de indução de produção de aço. 
 
Curiosidade: Porque o nome dado ao processo de fabricação de metais ferrosos é 
chamado de Siderurgia? 
 
 
 
 37
METALOGRAFIA 
 
 
Introdução 
O controle de qualidade dos metais e ligas metálicas pode ser desenvolvido por 
três métodos diferentes que são: 
¾ Ensaios físicos e mecânicos 
¾ Análise química 
¾ Exame metalográfico 
 
Os ensaios físicos e mecânicos visam determinar valores numéricos que 
caracterizam as propriedades físicas e mecânicas do material. 
 
 A análise química determina quais são os elementos e em que proporção estão 
presentes no material em análise. 
 
 O exame metalográfico enfoca o metal ou liga metálica do ponto de vista de sua 
estrutura procurando relacioná-la às propriedades físicas à composição, ao processo de 
fabricação etc., de modo a poder prever-se o seu comportamento num determinado 
emprego. 
 
 
 
METALOGRAFIA 
 
 Como vimos, a metalografia enfoca o metal ou liga do ponto de vista de sua 
estrutura e textura. Para isso esse exame é desenvolvido em secções do material, 
polidas e normalmente atacadas com um reativo químico apropriado. 
 
 A metalografia é subdividida em dois campos: 
 
a) Macrografia 
b) Micrografia 
 
Faz-se o exame metalográfico à vista desarmada (olho nu) ou utilizando-se em 
aumento de até dez vezes (10X) lançando-se mão de uma lupa, este exame é dito 
MACROGRÁFICO. Tem-se, assim, a MACROGRAFIA. 
 
 
 38
Esses são feitos em uma secção do material devidamente plana e polida e, em 
regra, atacada por um reativo químico apropriado. 
 
Por meio do exame macrográfico obtém-se informações sobre a homogeneidade 
do material da peça, determinação da natureza e da qualidade de certas impurezas os 
processos de fabricação da peça etc. 
 
 Através do exame micrográfico pode-se observar o tamanho do grão do material, 
a distribuição e forma dos constituintes da estrutura do material, tipos de constituintes etc. 
 
 Em resumo, podemos dizer que o exame metalográfico fornece dados sobre como 
o material ou a peça foram obtidos e também sobre sua homogeneidade. 
 
 
 
 
MACROGRAFIA 
 
 Consiste no exame do aspecto de uma superfície plana secionada de uma peça 
ou amostra metálica, devidamente polida e atacada por um reagente adequado. 
 
 Os exames macrográficos visam: 
 
a) Verificar o processo de obtenção (fundido, forjado ou laminado) 
b) Constatar a existência de porosidades e segregações 
c) Existência de solda 
d) Zonas de solda, característica da solda 
 
PREPARAÇÃO DO CORPO DE PROVA - CDP 
 
¾ Verificar qual a finalidade do exame, isto é, qual o tipo de estrutura procurada, 
descontinuidade esperada, etc. 
¾ Proceder ao exame visual da peça antes do corte, procurando identificar por 
aquecimento, mossas, trincas, porosidades etc. 
¾ Região da peça onde deve se localizar o corte e qual a posição de corte. 
¾ Fotografar ou desenhar a peça antes do corte. 
 
 
 
 39
Os cuidados expostos acima têm como objetivo garantir que: 
 
¾ Foram obtidas todas as informações sobre o material a ser ensaiado. 
¾ Foram verificadas as condições de acabamento antes de se determinar a retirada 
dos corpos de prova. 
¾ Se tenha em documento (fotografia ou desenho), da peça original, para nele 
assinalar os pontos que se tenha de fazer referência mais tarde. 
¾ Se facilite a correta interpretação dos resultados. 
 
MATERIAIS E MÉTODOS DE PREPARAÇÃO 
 
 A técnica de preparo de um corpo de prova de macrografia abrange as seguintes 
fases: 
a) Escolher a localização da secção a ser estudada 
b) Lixamento 
c) Ataque da superfície por um reagente químico adequado 
 
A) Escolha e a localização a ser estudada: 
 É feita baseando-se em critérios para se determinar certos tipos de estrutura do 
material. Aí intervém o critério do operador, que será guiado em sua escolha pela forma 
da peça, pelos dados que ele quer colher e por outras considerações. 
 O corte do material pode ser feito segundo uma secção transversal ou seção 
longitudinal. 
 
O corte transversal é feito se o objetivo é verificar: 
¾ Se a secção é inteiramente homogênea ou não 
¾ A natureza do material (aço, ferro fundido, etc.) 
¾ A existência de vazio 
¾ A profundidade de têmpera ou cementação 
¾ Determinação de um tubo é com ou sem costura 
¾ A posição, forma e dimensões das bolhas 
 
Um corte longitudinal será preferível quando se quer verificar, por exemplo: 
¾ O método de fabricação de uma peça (fundida, laminada ou forjada) 
¾ Se a peça foi estampada ou torneada 
¾ A solda de barras 
¾ A extensão de tratamentos térmicos superficiais 
 
 
 40
O Corte é feito com uma serra ou um cortador de disco abrasivo. Esta operação deve ser 
feita com cautela para evitar não só o encruamento em locais excessivos, como o 
aquecimento. 
 
LIXAMENTO 
 
 O lixamento é executado para meio de uma série de lixas de graduação 
decrescente, com indicações que variam com os fabricantes sendo comum as seguintes: 
 
80 – 100 – 120 – 150 – 180 – 220 – 320 – 400 – 600 
 
O lixamento pode ser realizado mecanicamente ou manualmente. 
 
 
MANUALMENTE 
 
 Apóia-se a lixa grossa numa superfície plana e atrita-se com leve pressão o CDP 
sobre a lixa. Quando o sentido dos riscos estiver uniforme muda-se para a lixa seguinte 
no sentido contrário aos riscos deixados pela lixa anterior até que os mesmos 
desapareçam completamente e a cada mudança de lixa, limpa-se a superfície com um 
pano ou algodão. Deve evitar o acabamento espelhado que dificultará o ataque e a 
fotografia. 
 
MECANICAMENTE 
 
 O CDP é aplicado por dispositivo apropriado contra a lixa, fixada em discos 
giratórios e conservados numa posição mais ou menos fixas, passando-se manualmente 
para a lixa seguinte quando os riscos deixados pela anterior tiveremdesaparecidos. 
 Normalmente, não se exige para a macrografia polimento muito elevado o que 
facilita sobre maneira a execução deste ensaio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 41
 
ATAQUE DA SUPERFÍCIE POR UM REAGENTE QUÍMICO ADEQUADO 
 
 O contato do CDP com o reativo pode ser obtido: 
 
 Imersão: Mergulhando a superfície no reativo colocado num recipiente. Deve-se 
agitar o reagente para homogeneizar o reativo e, principalmente, para destruir as bolhas 
arrastadas mecanicamente ou formada pelas reações químicas, por estas impedirem o 
ataque. 
 
 Aplicação: Aplicando-se uma camada de reativo sobre a superfície com um 
chumaço de algodão fixado num bastão de vidro. 
 
 Conforme sua duração e profundidade, os ataques são classificados em lentos ou 
profundos e rápidos ou superfícies. Estes últimos são os mais empregados. 
 
 Os ataques lentos visam obter uma corrosão profunda do metal, com relevo 
acentuado. Empregam-se em alguns casos em que o reativo rápido não dá contraste 
suficiente como em certas estruturas fibrosas. 
 
 O ataque, de acordo com o tempo de duração, é dito rápido, conforme sua 
duração seja de segundos ou poucos minutos e lento, quando durar minutos, horas ou 
dias. 
 
 Normalmente, durante o ataque à superfície é observada constantemente até 
obter-se uma textura nítida e com detalhes para o exato resultado do ensaio. 
 
 O tempo de ataque, estando subordinado a temperatura e a composição do 
material e do reativo, deve ser encarado com muito cuidado, pois tempo insuficiente 
proporcionará textura fraca, pouco visível e sem detalhes e em excesso, dará textura 
ofuscada e até deturpada. 
 
 Deve-se utilizar a capela quando os vapores emanados dos reativos forem 
corrosivos ou tóxicos. 
 
 
 
 
 
 42
Lavagem: 
 Interrompe-se o ataque por meio de um jato de água sobre a superfície, tendo-se 
o cuidado de remover qualquer depósito formado durante o ataque. 
Secagem: 
 Consiste em aplicar álcool ou algodão embebido em álcool sobre a superfície e 
em seguida jato de ar, de preferência quente. 
 
 
REATIVOS OU SOLUÇÕES DE ATAQUE 
 São geralmente, soluções ácidas, alcalinas, ou substâncias complexas dissolvidas 
num solvente adequado, principalmente álcool e água. 
 O reativo para revelar uma nítida textura deve ser escolhido de acordo com a 
natureza do material e dos detalhes que se quer verificar. Deve possuir determinadas 
características como simplicidade de composição, estabilidade, não ser tóxico e nem 
venenoso. 
 Numerosos são os reativos aplicados nos ensaios macrográficos, sendo que os 
mais aplicados a aços carbono e aços de baixa liga. 
 
 Os reativos mais concorrentes são: 
 
REATIVO DE ÁCIDO CLORÍDRICO 
 
Aplicação: O CDP deve ser imerso na solução por um período de tempo suficiente para 
revelar a macroestrutura. 
 
¾ Composição: 
Ácido clorídrico (conc.) – 50ml 
 Água - 50ml 
 
¾ Revelação: 
Identificar trincas, porosidades, depósito de soldas, segregação, profundidade de 
têmpera etc. 
REATIVO DE IODO 
 
Aplicação: 
A solução deve ser utilizada à temperatura ambiental imergindo ou aplicando com 
uma mecha de algodão a solução na superfície a ser atacada, até que se tenha uma 
 
 
 43
clara definição dos contornos da macro-estrutura. O corpo de prova deve ser imerso na 
solução por um período de tempo suficiente para revelar a macroestrutura. 
 
¾ Composição química: 
Iodo sublimado 10g 
Iodeto de potássio 20g 
Água 100g 
 
¾ Revelação: 
a) Imagens que só aparecem com um simples ataque da superfície, e que 
desaparecem quase por complemento com um leve repolimento 
subseqüente: alterações locais ou parciais de origem térmica como 
têmperas, zonas alteradas pelo calor da solda, partes cementadas etc. 
b) Imagens que só revelam ou só aparecem após um leve repolimento da 
superfície atacada com as imagens adquirindo maior contraste se o 
repolimento for seguido de um ataque de muita curta duração: 
segregação, bolhas, textura fibrosa etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
NORMALIZAÇÃO DO MÉTODO 
 
 Os métodos para a determinação da macroestrutura de aços e de materiais 
diferentes estão normalizados pelo método ASTM que também fornece os reativos mais 
adequados para os vários tipos de metais. 
 
A avaliação do resultado do ensaio depende da finalidade a que o mesmo destina, 
ou seja, se o ensaio foi aplicado com a intenção de pesquisa ou de avaliar o aspecto da 
macro-estrutura segundo uma norma ou especificação. 
 
O registro dos resultados dos ensaios macrográficos pode ser feito: 
 
 
 44
¾ Proteção da face ensaiada do corpo de prova com uma camada de verniz 
transparente. 
¾ Fotografia em tamanho natural dos resultados do ensaio, seguido de laudo ou 
relatório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 45
TÉCNICA MICROGRÁFICA 
 
¾ Escolha de localização da secção a ser estudada 
¾ Realização de uma superfície plana e polida 
¾ Ataque 
¾ Observação através do microscópio 
 
Escolha e localização da secção a ser estudada: 
 
A localização do corpo ou dos corpos de prova para a micrografia em peças 
grandes é, freqüentemente, feita após o exame macrográfico, porque se o aspecto for 
homogêneo, a localização do corpo de prova e em geral indiferente; se, porém, não for e 
revelar anomalias ou heterogeneidades, o observador poderá localizar corpos de prova 
em vários pontos, caso julgue de interesse em exame mais detalhado dessas regiões. 
 
Quando se trata de uma peça pequena é ela diretamente secionada. 
 
O corte da amostra deve ser efetuado de tal maneira que não complique as precauções. 
Os discos de corte são os mais utilizados na micrografia. Durante a operação de corte, 
deve-se tomar o máximo de cuidado para não danificar a estrutura do material. 
 
 
CORTADEIRA DE AMOSTRAS METALOGRÁFICAS MESOTOM: Cortadeira de amostras para 
laboratórios metalográficos e petrográficos. De construção sólida, isenta de vibrações mecânicas, 
permite o corte a úmido por imersão completa com discos abrasivos. Durante o corte a amostra e 
o disco abrasivo são devidamente refrigerados para evitar qualquer deformação da estrutura 
interna do material através de dois bicos atomizadores ajustáveis os quais são alimentados por um 
sistema de circulação de água, circuito fechado. 
 
 
 
 46
 
PRENSA HIDRÁULICA SEMI-AUTOMÁTICA PARA EMBUTIMENTO DE AMOSTRAS 
METALOGRÁFICAS 
 
 
 
Processo moderno de fixação de pequenas peças 
 
EMBUTIMENTO: 
 
 A montagem da amostra para o ensaio metalográfico é de grande importância, 
pois facilita o manuseio de peças pequenas. A montagem é feita com resinas 
termoplásticas, através de prensa hidráulica. 
 
 
 
 
 47
REALIZAÇÃO DE UMA SUPERFÍCIE PLANA E POLIDA NO LUGAR ESCOLHIDO 
 
 Tudo que foi dito na técnica e preparação do CDP para a macrografia aplica-se 
também a da micrografia, acrescido evidentemente de alguns cuidados especiais, pois 
neste caso a superfície se destina a ser examinada ao microscópio. 
 
 A técnica de lixamento consiste em se lixar a amostra sucessivamente com lixas 
granulometria cada vez menor, mudando a direção (90º) em cada lixa subseqüente até 
desaparecerem os traços da lixa anterior. 
 
 A prática indica que a seqüência mais adequada para o trabalho metalográfico é 
220, 320, 400 e 600, sendo o tempo de lixamento o dobro para cada estágio até que 
todos os riscos desapareçam. Podendo usar lixadeiras manuais e elétricas. 
MANUAL 
 
Lixadeira manual por via úmida de amostras metalográficas cerâmicas ou petrográficos. 
Fornecida com área de lixamento em forma de 4 pistas de 245x45 mm, permitindo a 
rápida intercambialidade das lixas nas granas 220, 320, 400 e 600. Sistema de aspersão 
de água corrente, dreno e molas de fixação das lixas. 
 
MOTORIZADO 
 
Lixadeira-politriz motorizada: pode ser transformada