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MAMAMAMAMATERIAIS E ENSAIOSTERIAIS E ENSAIOSTERIAIS E ENSAIOSTERIAIS E ENSAIOSTERIAIS E ENSAIOS
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
2
José Fernando Xavier Faraco 
Presidente da FIESC 
 
Sérgio Roberto Arruda 
Diretor Regional do SENAI/SC 
 
Antônio José Carradore 
Diretor de Educação e Tecnologia do SENAI/SC 
 
Marco Antônio Dociatti 
Diretor de Desenvolvimento Organizacional do SENAI/SC 
 
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
3
FIESCFIESC
 SENAI SENAI 
 
 
 
Federação das Indústrias do Estado de Santa Catarina 
Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
Departamento Regional de Santa Catarina 
 
 
 
 
 
 
 
MATERIAIS E ENSAIOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Florianópolis – 2004 
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
4
 
Não pode ser reproduzido, por qualquer meio, sem autorização por escrito do 
SENAI DR/SC. 
 
 
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S491m 
 
 
SENAI. SC. Materiais e Ensaios. 
 Florianópolis: SENAI/SC, 2004. 98 p. 
 
 
1. Materiais e Ensaios. 
 I. Título. 
 
 
 
CDU: 62.1
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
5
SUMÁRIO 
 
 
1 Classificação dos Ensaios Simples ............................................................................. 6 
1.1 Introdução............................................................................................................. 6 
1.2 Propriedades dos Materiais .................................................................................. 6 
1.3 Ensaios Mecânicos............................................................................................... 6 
1.4 Normalização dos Ensaios ................................................................................... 7 
1.5 Ensaios Simples na Oficina .................................................................................. 7 
2 Deformação dos Metais............................................................................................. 11 
2.1 Diagrama Tensão-Deformação .......................................................................... 11 
2.2 Estrutura Cristalina dos Metais........................................................................... 14 
2.3 Mecanismo de Endurecimento ........................................................................... 16 
3 Ruptura dos Metais.................................................................................................... 17 
3.1 Fratura ................................................................................................................ 17 
3.2 Fadiga................................................................................................................. 18 
3.3 Fluência .............................................................................................................. 19 
4 Ensaios Destrutivos ................................................................................................... 22 
4.1 Ensaio de Tração................................................................................................ 22 
4.2 Ensaios de Impacto ............................................................................................ 26 
4.3 Ensaio de Dobramento ....................................................................................... 28 
4.4 Ensaios de Estampabilidade de Erichsen .......................................................... 29 
5 Ensaios Não Destrutivos ........................................................................................... 31 
5.1 Ensaio de Dureza ............................................................................................... 31 
5.2 Método de Ensaio Brinell.................................................................................... 31 
5.3 Aplicação do Ensaio BRINELL ........................................................................... 33 
5.4 Método de Ensaio Rockwell ............................................................................... 34 
5.5 Método de Ensaios Vickers ................................................................................ 37 
5.6 Ensaio de Microdureza Vickers .......................................................................... 39 
5.7 Cuidados no Ensaio da Microdureza.................................................................. 39 
5.9 Aplicação da Microdureza .................................................................................. 39 
5.10 Anomalias na Impressão .................................................................................. 40 
5.11 Ensaio de Dureza Shore................................................................................... 40 
5.12 Ensaio Hidrostático ou Pneumático.................................................................. 43 
5.13 Ensaio de Estanqueidade................................................................................. 43 
5.14 Liquido Penetrante............................................................................................ 46 
5.15 Ensaios Radiológicos ....................................................................................... 50 
5.16 Ensaio Magnético ............................................................................................. 55 
5.17 Ensaio Por Ultra Som ....................................................................................... 56 
5.18 Tipos Usuais de Ensaios de Ultra Som ............................................................ 61 
5.20 Limitações e Desvantagens.............................................................................. 62 
5.21 Diagrama Ferro - Carbono................................................................................ 63 
5.22 Microestrutura do Aço....................................................................................... 64 
6 Metalografia ............................................................................................................... 71 
6.1 Macrografia......................................................................................................... 72 
6.2 Micrografia .......................................................................................................... 74 
6.3 Interpretação Micrográfica dos Materiais............................................................ 83 
7 Tratamento Térmico .................................................................................................. 87 
7.1 Fatores que Influenciam nos Tratamentos Térmicos ......................................... 88 
7.2 Normalização...................................................................................................... 90 
7.3 Têmpera ............................................................................................................. 90 
7.3 Recozimento....................................................................................................... 95 
Referências Bibliográficas ............................................................................................ 98 
 
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
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11 CCLLAASSSSIIFFIICCAAÇÇÃÃOO DDOOSS EENNSSAAIIOOSS SSIIMMPPLLEESS 
 
 
11..11 IInnttrroodduuççããoo 
 
Todos os ramos da engenharia, principalmente os relacionados com estruturas, má-
quinas, etc., estão intimamente ligados aos materiais utilizados, ou seja, às suas pro-
priedades. 
As propriedades características de cada material são de importância fundamental para 
que se estabeleça um critério de aceitação e especificação. As propriedades que osmateriais devem possuir são determinadas através de ensaios adequados. 
 
11..22 PPrroopprriieeddaaddeess ddooss MMaatteerriiaaiiss 
 
Materiais metálicos podem ser classificados, segundo suas propriedades, da seguinte 
maneira: 
 
Propriedades físicas em geral: dimensões, forma, densidade, porosidade, misturas 
constituintes, macro e micro estrutura. 
 
Propriedades químicas e físico-químicas: componentes químicos, acidez e resistência 
à corrosão, etc. 
 
Propriedades mecânicas: resistência mecânica (estática e dinâmica), elasticidade, 
plasticidade, fragilidade, ductibilidade. 
 
Para se determinar qualquer uma dessas propriedades faz-se necessário realizar um 
ensaio específico. 
 
11..33 EEnnssaaiiooss MMeeccâânniiccooss 
 
Antes de nos aprofundarmos dos ensaios mecânicos, vamos citar algumas das mais 
importantes finalidades dos ensaios dos materiais. 
 
Os ensaios mecânicos têm as seguintes finalidades: 
 
1- Permitir a obtenção de informações rotineiras da qualidade de um determinado pro-
duto – “ensaio de controle”. 
2- Desenvolver novas e melhores informações sobre materiais conhecidos, ou então 
desenvolver novos materiais. 
3- Obter medição precisa das propriedades ou constantes físicas. 
 
Os ensaios podem ser classificados em: 
 
1- Ensaio simples de oficina; 
2- Ensaio destrutivo; 
3- Ensaio não destrutivo. 
 
 
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11..44 NNoorrmmaalliizzaaççããoo ddooss EEnnssaaiiooss 
 
Evidentemente, os ensaios não traduzem valores absolutos e imutáveis. Os ensaios 
quando realizados na própria estrutura, tem significado mais expressivo, porem são 
valores obtidos de uma situação particular. Quando generalizamos o resultado de um 
ensaio realizado em um corpo de prova devemos tomar cuidados, utilizando um fator 
de segurança para evitar surpresas desagradáveis, e mais, devemos normalizar o en-
saio, ou seja, especificar o método empregado, dimensões do corpo de prova, método 
de fabricação do mesmo, etc. 
A normalização dos materiais leva a inúmeras vantagens entre as quais pode-se 
mencionar: 
 
1- Reduz o desentendimento entre o produtor e o consumidor; 
2- Torna a qualidade da produção mais uniforme; 
3- Reduz os tipos similares de peças e materiais; 
4- Diminui o custo unitário de produção; 
5- Orienta o projetista na escolha do material existente; 
6- Permite a comparação de resultados obtidos em diferentes laboratórios, pela ado-
ção do mesmo método. 
 
11..55 EEnnssaaiiooss SSiimmpplleess nnaa OOffiicciinnaa 
 
Através desses tipos de ensaios não se obtêm um valor preciso, apenas conhecimen-
tos de propriedades específicas dos materiais. 
 
11..55..11 EEnnssaaiioo VViissuuaall 
 
Utilizado no controle da qualidade de superfícies, por exemplo, acabamento superficial 
de aço laminado, peças usinadas etc., bem como distinguir os metais em função de 
suas cores (aço, latão, cobre, etc.). 
Utilizado também para verificar defeitos de porosidade, fissuras e trincas. 
 
11..55..22 EEnnssaaiioo ddee LLiimmaa 
 
Utilizamos para verificar a dureza através do corte do cavaco. 
Os materiais moles são mais facilmente cortados sendo o volume de cavaco bem mai-
or que o de um material de maior dureza. 
 
11..55..33 EEnnssaaiioo ddee SSoomm 
 
Para verificar trincas em peças fundidas, rebolos, etc. Podem também distinguir o aço 
(som alto) do ferro fundido (som baixo). 
 
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11..55..44 EEnnssaaiioo ddee DDoobbrraammeennttoo 
 
Verifica-se o número de dobramento que o material suporta antes de quebrar, pois isto 
é função da resistência, da tenacidade, e da capacidade de deformação do material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1 
 
 
11..55..55 EEnnssaaiioo ddee CCeenntteellhhaass 
 
Pressionando um corpo de prova sobre um rebolo em rotação, os abrasivos deslocam 
partículas, as quais aquecidas pelo atrito e lançadas à atmosfera fundem-se e deixam 
transparecer os elementos que as compõem. 
 
A comparação com padrões conhecidos e a boa observação, são os fatores importan-
tes para se obter resultados bem aproximados. 
 
A figura 1.2 apresenta a forma das centelhas para um aço com 0,1 % de carbono e 
apresenta apenas alguns indícios de bifurcação das centelhas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2 
 
10X 
Aço com 0,1% de C 
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A figura 1.3 apresenta maiores bifurcações nas centelhas em função da maior quanti-
dade de carbono. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3 
 
O aço ao manganês é caracterizado principalmente pelo fato de as centelhas darem a 
volta em quase todo o rebolo, apresentando um feixe muito intenso e branco e lumino-
so, evidenciando com grande facilidade a presença de carbono e manganês. Fig. 1.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.4 
 
 
 
 
 
Aço com 0,45 a 0,50% de C 
10X
Aço ao Manganês médio C 
10X 
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Exercícios 
 
1. Cite as propriedades físicas em geral, dos materiais metálicos. 
 
2. Cite as propriedades químicas e físico-químicas, dos materiais metálicos. 
 
3. Cite as propriedades mecânicas dos materiais metálicos. 
 
4. Quais as finalidades dos ensaios mecânicos dos materiais? 
 
5. Quais as vantagens da normalização dos ensaios? 
 
6. Comente os ensaios simples feitos na oficina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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22 DDEEFFOORRMMAAÇÇÃÃOO DDOOSS MMEETTAAIISS 
 
 
A experiência mostra que todos os materiais sólidos podem ser deformados quando 
submetidos a uma carga externa e que, além disso, até um certo limite de cargas, o 
sólido recuperará suas dimensões originais quando a carga for retirada. Esta recupe-
ração das dimensões originais de um corpo deformado quando se retira a carga apli-
cada é denominado comportamento elástico. Ao valor limite a partir do qual o material 
não se comporta mais elasticamente denomina-se limite elástico. Se excedido o limite 
elástico, o corpo apresentará uma deformação permanente após a retirada da carga 
aplicada. Define-se, então, como deformação plástica àquela presente em um corpo 
que está permanentemente deformado. 
 
Para a maioria dos materiais a deformação é proporcional à carga, se esta não excede 
o limite elástico. Esta relação, conhecida como Lei de Hooke, é mais freqüentemente 
expressa em termos da tensão proporcional à deformação e define uma dependência 
linear entre a carga e a deformação. 
 
22..11 DDiiaaggrraammaa TTeennssããoo--DDeeffoorrmmaaççããoo 
 
Os valores de deformação, representados pela letra grega minúscula ε (epsílon), são 
indicados no eixo das abscissas (x) e os valores de tensão são indicados no eixo das 
ordenadas (y). 
A curva resultante apresenta certas características que são comuns a diversos tipos 
de materiais usados na área da Mecânica. 
 
22..11..11 LLiimmiittee EElláássttiiccoo 
 
Observe o diagrama a seguir. Note que foi marcado um ponto A no final da parte reta 
do gráfico. Este ponto representa o limite elástico. 
O limite elástico recebe este nome porque, antes destes pontos e a força de tração 
for retirada, o corpo volta à sua forma original, como faz um elástico. 
Na fase elástica os metais obedecem à Lei de Hooke. Suas deformações são direta-
mente proporcionais às tensões aplicadas. 
Exemplificando: se aplicarmos uma tensão de 10N/mm2 e o corpo de prova se alon-
gar 0,1% ao aplicarmos uma força de 100 N/mm2 o corpo de prova se alongará 1%. 
 
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22..11..22 MMóódduulloo ddee EEllaassttiicciiddaaddee 
 
Na fase elástica, se dividirmos a tensão pela deformação, em qualquer ponto, obtere-
mos sempre um valor constante. 
Este valor constante é chamado módulo de elasticidade. 
A expressão matemática dessa relação é: E = T / ε , onde E é a constante que repre-
senta o módulo de elasticidade. 
O módulo de elasticidade é a medida da rigidez do material. Quanto maior for o módu-
lo, menor será a deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão e mais 
rígido será o material.Esta propriedade é muito importante na seleção de materiais 
para fabricação de molas. 
 
22..11..33 LLiimmiittee ddaa PPrrooppoorrcciioonnaalliiddaaddee 
 
Porém, a Lei de Hooke só vale até um determinado valor de tensão, denominado limi-
te de proporcionalidade, que é o ponto representado no gráfico a seguir por A’, a 
partir do qual a deformação deixa de ser proporcional à carga aplicada. 
Na prática, considera-se que o limite de proporcionalidade e o limite de elasticidade 
são coincidentes. 
 
22..11..44 EEssccooaammeennttoo 
 
Terminada a fase elástica, tem início a fase plástica, na qual ocorre uma deformação 
permanente no material, mesmo que se retire a força de tração. 
No início da fase plástica ocorre um fenômeno chamado escoamento. O escoamento 
caracteriza-se por uma deformação permanente do material sem que haja aumento de 
carga, mas com aumento da velocidade de deformação. Durante o escoamento a car-
ga oscila entre valores muito próximos uns dos outros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fase elástica 
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22..11..55 LLiimmiittee ddee RReessiissttêênncciiaa 
 
Após o escoamento ocorre o encruamento, que é um endurecimento causado pela 
quebra dos grãos que compõem o material quando deformados a frio. O material resis-
te cada vez mais à tração externa, exigindo uma tensão cada vez maior para se de-
formar. 
Nessa fase, a tensão recomeça a subir, até atingir um valor máximo num ponto cha-
mado de limite de resistência (B). 
 
22..11..66 LLiimmiittee ddee RRuuppttuurraa 
 
Continuando a tração, chega-se à ruptura do material, que ocorre num ponto chamado 
limite de ruptura (C). 
Note que a tensão no limite de ruptura é menor que no limite de resistência, devido à 
diminuição da área que ocorre no corpo de prova depois que se atinge a carga máxi-
ma. 
 
 
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Fig 2.1 - Arranjo dos átomos 
Diagrama Completo 
 
 
 
 
 
22..11..77 EEssttrriiccççããoo 
 
É a redução percentual da área da seção transversal do corpo de prova na região a-
onde vai se localizar a ruptura. 
A estricção determina a ductilidade do material. Quanto maior for a porcentagem de 
estricção, mais dúctil será o material. 
 
22..22 EEssttrruuttuurraa CCrriissttaalliinnaa ddooss MMeettaaiiss 
 
A maioria dos metais ao se solidificar expe-
rimenta uma contração de volume, o que 
indica uma menor separação entre os átomos 
no estado sólido. 
Nesse estado, os átomos animados de pe-
quena energia cinética não conseguem 
deslizar livremente uns em relação aos ou-
tros. 
No estado sólido, os átomos não estão em 
repouso, mas vibram em torno de determi-
nadas posições de equilíbrio assumidas 
espontaneamente por eles ao se solidificarem 
(figura 2.1). 
Essas posições não são assumidas ao acaso, pelo contrário, apresenta uma ordena-
ção geométrica especial característica, que é uma função da natureza do metal. 
Essa disposição ordenada, característica dos metais sólidos e de outros materiais não-
metálicos, denomina-se estrutura cristalina. 
A – limite elástico 
A’ – limite de proporcionalidade 
B – limite de resistência 
C – limite de ruptura
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22..22..11 TTiippooss ddee EEssttrruuttuurraass CCrriissttaalliinnaass 
 
Dentre as estruturas destacamos três tipos: 
 
1. Rede cúbica de faces centradas 
Metais: Ni, Cu, Pb, Al (figura 2.2). 
 Fig 2.2 
 
2. Rede cúbica de corpo centrado 
 Metais: V, Cr, Mo, W (figura 2.3). 
 
 Fig 2.3 
 
3. Hexagonal compacta 
 Metais: Mg, Zn, Cd, Ti. 
 - A dimensão da rede varia do tipo para tipo (figura 2.4). 
 
 Fig 2.4 
 
A transformação mecânica dos metais (tais como laminação, dobramento, estampa-
gem) depende do tipo da estrutura cristalina. 
Nas estruturas do tipo (1) a transformação ocorre facilmente, enquanto na estrutura (3) 
a transformação é mais difícil de ser verificada. 
No processo de dobramento de metais que possuem o tipo (3) – exemplo: Mg e Zn, a 
peça pode quebrar mais facilmente do que nos metais que possuem estrutura do tipo 
(1) – exemplo: aço ou Al. 
 
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22..33 MMeeccaanniissmmoo ddee EEnndduurreecciimmeennttoo 
 
22..33..11 EEnnccrruuaammeennttoo 
 
Encruamento ou trabalho a frio é um importante processo industrial que é usado para 
endurecer ligas ou metais que não são sensíveis a tratamento térmicos. A taxa de en-
cruamento pode ser verificada pela inclinação da curva de escoamento. Normalmente, 
a taxa de encruamento é menor para metais h.c. do que para metais cúbicos. O au-
mento da temperatura de deformação pode também diminuir a taxa de encruamento. 
Para ligas endurecidas por adições em solução sólida a taxa de encruamento pode 
tanto aumentar como diminuir, comparada com a taxa de encruamento do metal puro. 
Entretanto, a resistência final de uma liga em solução sólida é quase sempre maior do 
que a do metal puro que sofreu o mesmo trabalho a frio. 
 
A figura 2.5 mostra a variação típica da resistência e da ductilidade com o aumento da 
quantidade de trabalho a frio. Uma vez que na maioria dos processos de trabalho a 
frio uma ou duas dimensões do metal são reduzidas às custas de um aumento nas 
outras dimensões, o trabalho a frio produz a elongação dos grãos na direção principal 
de trabalho. Grandes deformações produzem uma reordenação dos grãos numa orien-
tação preferencial. Além das mudanças das propriedades em tração o trabalho a frio 
produz também mudanças em outras propriedades físicas. Normalmente, ocorre uma 
pequena redução na densidade, da ordem de alguns décimos por cento, uma diminui-
ção apreciável da condutividade elétrica devido ao aumento do número de centros 
espalhadores e um pequeno aumento do coeficiente de expansão térmica. Devido ao 
aumento da energia interna no estado de trabalho a frio, a reatividade química é tam-
bém aumentada. Isso leva a uma diminuição geral na resistência à corrosão e, em 
certas ligas, introduz a possibilidade do aparecimento de trincas. 
Fig 2.5 - Variação das propriedades com a quantidade de trabalho a frio 
 
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33 RRUUPPTTUURRAA DDOOSS MMEETTAAIISS 
 
 
33..11 FFrraattuurraa 
 
Fratura é a separação ou fragmentação de um corpo sólido em duas ou mais parte, 
sob a ação de uma tensão. O processo de fratura pode ser considerado como consti-
tuído de duas partes, início de trinca e propagação de trinca. A fratura pode ser classi-
ficada em duas categorias gerais, fratura frágil e fratura dúctil. A fratura dúctil é carac-
terizada pela ocorrência de uma apreciável deformação plástica antes e durante a 
propagação da trinca. A superfície da fratura apresenta normalmente uma quantidade 
considerável de deformação. A fratura frágil nos metais é caracterizada pela rápida 
propagação da trinca, com nenhuma deformação macroscópica e muito pouca micro-
deformação, similar à clivagem de cristais iônicos. A tendência para a fratura frágil 
aumenta com a diminuição da temperatura, com o aumento da taxa de deformação e, 
com a condição triaxial de tensões (geralmente obtida por um entalhe). A fratura frágil 
deve ser evitada a todo custo, porque ela ocorre sem nenhuma advertência e normal-
mente provoca conseqüências desastrosas. 
 
A fratura ocorre de maneiras características, dependendo do estado de tensões, da 
taxa de aplicação da tensão e da temperatura. A menos que se diga o contrário, admi-
te-se neste capítulo que a fratura é produzida pela aplicação de uma tensão uniaxial. 
 
33..11..11 TTiippooss ddee FFrraattuurraass nnooss MMeettaaiiss 
 
Os metais podem apresentar muitos tipos diferentes de fratura, dependendo do mate-
rial, do estado de tensões e da taxa de carregamento. As duas categorias amplas de 
fratura dúctil e frágil já foram consideradas. A figura 3.1 ilustra esquematicamente al-
guns tipos de fratura em tração que podem ocorrer nos metais. Uma fratura frágil (figu-
ra 3.1 a) é caracterizada pela separação normal à tensãode tração. Externamente não 
há evidência de deformação, entretanto, com a análise da difração de raios X é possí-
vel detectar uma camada fina de metal deformado na superfície de fratura. A fratura 
frágil tem sido observada em metais c.c.c. e h.c., mas não em metais c.f.c., a menos 
que existam fatores contribuindo para a fragilização dos contornos de grão. 
A fratura dúctil pode assumir várias formas. Monocristais h.c. podem deslizar em pla-
nos basais sucessivos até o cristal finalmente se separar por cisalhamento (figura 3.1 
b). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Materiais policristalinos de metais muito dúcteis, como o ouro ou chumbo, podem ter a 
sua seção reduzida a um ponto, antes que se rompam (figura 3.1 c). Na fratura em 
tração de metais moderadamente dúcteis, a deformação plástica pode produzir uma 
região de deformação localizada (pescoço) (figura 3.1 d). A fratura começa no centro 
do corpo de prova e depois se propaga por uma separação cisalhante ao longo das 
linhas pontilhadas na figura 40 d. Isto resulta na fratura conhecida como “taça e cone”. 
 
Tipos de fraturas observadas em metais sujeitos 
a tensão uniaxial: 
 
a) Fratura frágil; 
b) Fratura cisalhante; 
c) Fratura completamente dúctil 
d) Fratura dúctil. 
Fig 3.1 
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Materiais e Ensaios 
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33..22 FFaaddiiggaa 
 
É conhecido o fato de que um metal submetido a uma tensão repetida ou flutuante 
romperá a uma tensão muito inferior àquela necessária para ocasionar fratura devido à 
aplicação de uma carga estática. As falhas mecânicas decorrentes destas condições 
de carregamento dinâmico são chamadas falhas por fadiga, em virtude de serem 
observadas geralmente após um período de serviço considerável. Não existe uma 
variação marcante na estrutura de um metal que tenha rompido por fadiga, que possa 
servir como indício para nossa compreensão das razões que levam à ocorrência da 
fadiga. A fadiga tornou-se progressivamente importante à medida que a tecnologia 
desenvolveu um número maior de equipamentos, tais como automóveis, aviões, com-
pressores, bombas, turbinas, etc., sujeitos a carregamento repetido e a vibração. Nos 
dias atuais, pode-se dizer que a fadiga é responsável por pelo menos 90% das falhas 
de serviço relativas a causas mecânicas. 
Uma falha por fadiga é particularmente insidiosa porque acontece sem que haja qual-
quer aviso óbvio. A fadiga dá origem a uma fratura de aparência frágil, sem existência 
de deformação macroscópica na fratura. A superfície de fratura, em escala macroscó-
pica, é quase sempre normal à direção da tensão principal de tração. Uma falha por 
fadiga pode ser reconhecida, geralmente, a partir do aspecto da superfície de fratura, 
a qual apresenta uma região lisa decorrente da fricção que se verifica entre as superfí-
cies durante a propagação da trinca através da seção do material (porção superior da 
figura 3.2), uma região áspera na qual a peça rompeu-se de maneira dúctil, quando a 
seção transversal já não era capaz de suportar a carga aplicada. O progresso da fratu-
ra é freqüentemente indicado por uma série de anéis que se desenvolvem do ponto de 
início da trinca para o interior da seção. A figura 3.2 ilustra também uma outra caracte-
rística da fadiga, ou seja, que a falha ocorre geralmente num ponto de concentração 
de tensão, tal como um canto vivo ou um entalhe, ou ainda num concentrador de ten-
são metalúrgico como, por exemplo, uma inclusão. 
 
São três os fatores básicos necessários para causar falha por fadiga: 
 
1. Uma tensão de tração máxima suficientemente alta; 
2. Uma variação ou flutuação na tensão aplicada suficientemente grande; 
3. Um número de ciclos de aplicação da tensão suficientemente grande. 
 
Além destas, existem outras diversas variáveis, tais como concentração de tensão, 
corrosão, temperatura, sobrecarga, estrutura metalúrgica, tensões residuais e tensões 
combinadas, que tendem a alterar as condições de ocorrência da fadiga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 3.2. Superfície da fratura de uma falha por fadiga que teve início num canto vivo de um rasgo de 
chaveta de um eixo (1 x). 
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Materiais e Ensaios 
19
33..22..11 CCaarraacctteerrííssttiiccaass EEssttrruuttuurraaiiss ddaa FFaaddiiggaa 
 
Os estudos relacionados com as variações estruturais básicas experimentadas por um 
metal sujeito a tensões cíclicas levaram à divisão do processo de fadiga nos seguintes 
estágios: 
 
1. Iniciação da trinca – inclui o desenvolvimento inicial dos danos causados por 
fadiga, os quais podem ser removidos através de tratamento térmico adequa-
do; 
 
2. Crescimento da trinca em banda de deslizamento – relativo ao aprofundamento 
da trinca inicial nos planos de alta tensão cisalhante. Este estágio é freqüente-
mente chamado estágio I de crescimento de trinca; 
 
3. Crescimento de trinca nos planos de alta tensão de tração – envolve o cresci-
mento de uma trinca bem definida em direção normal à tensão de tração má-
xima. Este estágio é geralmente chamado estágio II de crescimento de trinca; 
 
4. Ruptura final estática – ocorre quando a trinca atinge um tamanho tal qual a 
seção transversal resistente não pode mais suportar a carga. 
 
33..33 FFlluuêênncciiaa 
 
A resistência dos metais diminui com o aumento da temperatura. Uma vez que a mobi-
lidade dos átomos cresce rapidamente com a temperatura, deve-se esperar que os 
processos controlados por difusão exerçam um efeito muito significante sobre as pro-
priedades mecânicas a altas temperaturas. Altas temperaturas também resultam numa 
maior mobilidade das discordâncias devido ao mecanismo de escalagem, que se torna 
importante devido à maior facilidade de difusão e também porque a concentração de 
lacunas em equilíbrio aumenta com a temperatura. As temperaturas elevadas podem 
tornar-se operativos novos mecanismos de deformação. Em alguns metais, com o 
aumento da temperatura, o sistema de deslizamento muda, ou são introduzidos siste-
mas de deslizamento adicionais. A deformação nos contornos de grão torna-se uma 
possibilidade adicional na deformação dos metais a temperaturas elevadas. Outro fa-
tor importante a se considerar é o efeito da exposição prolongada de ligas e metais a 
altas temperaturas, sobre suas estabilidades metalúrgicas. Sabemos, por exemplo, 
que os metais trabalhados a frio irão se recristalizar e experimentar crescimento de 
grão, enquanto que ligas endurecidas por envelhecimento podem sofrer superenve-
lhecimento e perder resistência à medida que as partículas de segunda fase crescem. 
Outra consideração importante é a interação do metal com o meio ambiente a alta 
temperatura, pois devem ser evitadas a oxidação catastrófica e a penetração intergra-
nular de óxido. 
 
Desta forma, pode-se constatar que a utilização adequada dos metais a temperaturas 
elevadas envolve diversos problemas. Vários metais com suas propriedades a altas 
temperaturas melhoradas foram produzidos pelos programas tremendamente acelera-
dos de desenvolvimento de ligas, mas a demanda sempre crescente da tecnologia 
moderna exige materiais com resistência mecânica e resistência à oxidação ainda 
maior. 
 
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20
Durante longo tempo as principais aplicações a altas temperaturas estiveram associa-
das com a instalação de máquinas a vapor, refinarias de petróleo e indústrias quími-
cas. A temperatura de operação em equipamentos tais como caldeiras, turbinas a va-
por e unidades de craqueamento raramente excedia 550oC. Com a introdução da tur-
bina a gás foram necessários desenvolvimentos que permitissem a operação de com-
ponentes criticamente tencionados, como as palhetas de turbina, à temperaturas de 
cerca de 800oC. Os projetos de máquinas de maiores potências estenderam este limite 
para cerca de 925oC. Os foguetes e as ogivas de projéteis balísticos apresentam pro-
blemas muito maiores que só podem ser resolvidos pelo uso otimizados dos materiais 
de altas temperaturas disponíveis e através do desenvolvimento de outros ainda me-
lhores. Não hádúvidas de que os materiais de construção disponíveis limitam o avan-
ço mais rápido da tecnologia de altas temperaturas. 
 
Uma característica importante da resistência mecânica em alta temperatura é que esta 
deve sempre ser considerada com relação a alguma escala de tempo. As proprieda-
des de tração à temperatura ambiente da maioria dos metais de engenharia são, para 
fins práticos, independentes do tempo. Nestas condições, pouca diferença faz nos 
resultados o fato da taxa de carregamento utilizada no ensaio de tração ser tal que 
este leve 2 horas ou 2 minutos para se processar. Além disso, nos ensaios à tempera-
tura ambiente o comportamento anelástico do material tem conseqüência prática. No 
entanto, à temperaturas elevadas a resistência torna-se muito dependente tanto da 
taxa de deformação como do tempo de exposição. Sob estas condições, vários metais 
se comportam em muitos aspectos como materiais viscoelásticos. Um metal submeti-
do a uma carga trativa constante, a uma temperatura elevada, irá fluir e experimentar 
um aumento de comprimento que depende do tempo. 
 
Uma forte dependência da resistência com o tempo torna-se importante em materiais 
diferentes à temperaturas diferentes. O que é considerado alta temperatura para um 
material pode não o ser para outro. Para compensar este fato, a temperatura é muitas 
vezes expressa como uma temperatura homóloga, isto é, a razão entre a temperatura 
do ensaio e a temperatura de fusão do metal em questão, ambas em escala absoluta. 
De uma maneira geral, a fluência atinge significância na engenharia para temperaturas 
homólogas superiores a 0,5. 
 
Os ensaios utilizados para medir a resistência a alta temperatura devem ser selecio-
nados com base na escala de tempo do serviço que o material deve suportar. Então, 
um ensaio de tração a alta temperatura pode fornecer informações de grande utilidade 
sobre o desempenho a alta temperatura de um componente cujo tempo de serviço 
seja curto, como um foguete ou a ogiva de um projétil, mas dará somente uma pobre 
informação sobre o desempenho a alta temperatura de uma tubulação de vapor a qual 
necessita suportar 100.000 h de serviço à temperaturas elevadas. Desta forma, são 
necessários ensaios especiais para avaliar o desempenho dos materiais em tipos dife-
rentes de serviço à altas temperaturas. O ensaio de fluência mede as variações di-
mensionais que ocorrem devido à exposição a temperaturas elevadas, enquanto que o 
ensaio de ruptura por fluência mede o efeito da temperatura na capacidade do material 
suportar carregamento por tempos longos. Outros ensaios podem ser utilizados para 
medir propriedades especiais, tais como os de resistência ao choque térmico e relaxa-
ção de tensões. Estes ensaios a altas temperaturas serão discutidos neste capítulo a 
partir de dois pontos de vista. Serão discutidas a significância, em termos de engenha-
ria, das informações obtidas dos ensaios e também as informações que estão condu-
zindo a uma melhor compreensão dos mecanismos de deformação a altas temperatu-
ras. 
 
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21
Exercícios 
 
1. Quais as características do alumínio? 
 
2. Que material é muito utilizado para fabricação de torneiras e registros. Porque? 
 
3. Explique o diagrama tensão deformação. 
 
4. Cite três materiais que tem fratura frágil. 
 
5. Explique as características estruturais da fadiga. 
 
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22
44 EENNSSAAIIOOSS DDEESSTTRRUUTTIIVVOOSS 
 
 
44..11 EEnnssaaiioo ddee TTrraaççããoo 
 
Esse tipo de ensaio consiste em submeter um corpo de prova a um esforço de tração 
na direção axial até sua ruptura. Fig. 3.3 
 
Fig. 3.3 
 
A ruptura ocorre depois de um alongamento do corpo de prova. 
O ponto de ruptura em função da resistência e da deformação do corpo de prova, é 
uma característica de cada material. 
A figura 3.4 mostra o princípio da máquina. Esforço e alongamento são medidos atra-
vés de instrumentos, registrados no diagrama Tensão-Deformação. 
 
44..11..22 CCoonnssttrruuççããoo ddoo DDiiaaggrraammaa TTeennssããoo--DDeeffoorrmmaaççããoo 
 
Coloca-se na ordenada a tensão σ (N/mm2) e na abcissa a deformação ε (%). Fig. 3.5 
 
Fig. 3.4 Fig. 3.5 
 
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23
 
Maquina Universal de Ensaios 
 
Calculo: Tensão = Força 
 Área 
 
σ = F em N/mm2 
 S 
 
Deformação: 
 
ε = AL. 100 (%) 
 Lo 
 
AL = alongamento (mm) 
Lo = comprimento inicial (mm) 
L = comprimento final do corpo deformado (mm) 
 
AL = L - Lo ( Ver Fig. 3.6) 
 
Fig. 3.6 
 
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24
Para facilitar o estudo do diagrama será dividido em duas partes: 
 
I - O Regime Elástico 
II - O Regime Plástico 
 
Na primeira parte, verifica-se que o diagrama é linear até o (Ponto P). 
 
O material obedece a Lei de Hooke, ou seja, às tensões são proporcionais as defor-
mações. 
 
O regime elástico termina no ponto A e recebe este nome porque, até este ponto, 
quando o material estiver sem, a ação da carga voltará ao seu tamanho natural, como 
um elástico. Fig. 3.7 
Fig. 3.7 Fig. 3.8 
 
Terminada a fase elástica tem início o regime plástico (II), onde começa ocorrer o fe-
nômeno chamado escoamento. O escoamento é caracterizado por uma deformação 
permanente (plástica) sem que haja um aumento de carga, e também com aumento 
da velocidade de deformação. À maior tensão atingida no escoamento dá-se o nome 
de tensão limite de escoamento (Ponto B). 
 
Ainda na região plástica, a máxima tensão atingida corresponde ao limite de resistên-
cia (Ponto C). Devemos tomar cuidado para não confundir limite de resistência com 
tensão de ruptura (Ponto F). Fig. 3.8 
 
A partir do ponto (C) ocorre um alongamento com a redução da tensão causada pela 
deformação do corpo de prova (redução de diâmetro). 
 
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25
Existem materiais (ex. aço endurecido, Cu, Al) que não apresentam o fenômeno com 
nitidez (escoamento). Mas o limite de escoamento (ponto B) é necessário para cálcu-
los de resistência. Para solucionar esse problema foi convencionado um valor interna-
cional que define o limite de escoamento, isto é, n% de deformação permanente. 
 
Ex. 0,2% para aço endurecido. 
 
 
Traça-se uma paralela ao trecho linear, e, quando esta interceptar a curva, determina-
rá o limite de escoamento (σn) Fig. 3.9. 
 
O diagrama abaixo representa características de diversos materiais. Fig 3.10. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3.9 Fig. 3.10 
 
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26
44..22 EEnnssaaiiooss ddee IImmppaaccttoo 
 
Um fator muito importante que contribui para o aparecimento de fraturas do tipo frágil 
em peças é a alta velocidade de aplicação da carga, isto é, carga aplicada por impac-
to. 
 
Faz-se necessário padronizar um tipo de ensaio para determinar a resistência ao im-
pacto (ou choque), ou melhor, a energia absorvida pelo corpo de prova por ação de 
impacto, expressos em Nm. Como a energia do impacto medida depende das condi-
ções do ensaio (forma e dimensão do corpo de prova, maneira de aplicação da carga) 
há necessidade da padronização dos tipos de ensaios para permitir, posteriormente, a 
comparação entre os valores obtidos para o mesmo ou diferentes materiais. 
 
Existem, portanto, diversos métodos de ensaios, mas os principais são: 
 
− Método de impacto com tração; 
− Método Charpy; 
− Método Izod. 
 
44..22..11 MMééttooddoo CCHHAARRPPYY 
 
Consiste em se percutir um corpo de prova, de dimensões padronizadas, convenien-
temente apoiado, com um martelo de dimensão também padronizado, e medir a ener-
gia desprendida na ruptura. Os resultados dos ensaios indicam se o material tem um 
comportamento dúctil, isto é se absorve muita energia de deformação, ou então, se o 
comportamento é frágilisto é, se absorve pouca energia de deformação. 
A energia necessária para fraturar o corpo de prova (fig.3.11) é dada por: 
 
 E= G (h1 - h2) Nm 
 
Onde 
 
E = energia em Nm 
G = peso do martelo em N 
H1 = posição inicial do pêndulo 
H2 = posição final do pêndulo 
 
APLICAÇÃO: 
 
− Depois de processos de tratamento térmico. 
− Para comprovar o envelhecimento do material. 
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27
Fig. 3.11 Fig. 3.12 
 
 
 
 
 
 
 
Máquina de ensaio de Impacto 
Fig. 3.13 - Máquina de ensaio de Impacto 
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28
44..33 EEnnssaaiioo ddee DDoobbrraammeennttoo 
 
O ensaio de dobramento nos fornece informações quanto á qualidade do material. 
Consiste em dobrar um corpo de prova de eixo retilíneo e de seção constante, assen-
tado em dois apoios afastados a uma distância especificada, fig. 4.1 de acordo com o 
tamanho do corpo de prova, por meio de um cutelo que aplica um esforço de flexão no 
centro do corpo até que seja atingido um ângulo de dobramento especificado. Fig. 4.2. 
O ensaio é realizado na máquina universal de ensaios, mediante a adaptação do cute-
lo na parte superior e dos pontos de apoio no inferior. A carga atingida no ensaio não é 
levada em consideração, eis que exprime valores inexatos devido ao forte atrito que 
ocorre entre o corpo de prova e os pontos de apoio, e mesmo porque o objetivo que 
rege a realização do ensaio é dirigido para a obtenção de dados relativos a ductibilida-
de do material. 
Fig. 4.1 Fig. 4.2 
 
44..33..11 AApplliiccaaççããoo ddoo EEnnssaaiioo ddee DDoobbrraammeennttoo eemm MMaatteerriiaaiiss FFrráággeeiiss 
 
Materiais frágeis como ferro fundido cinzento, aço, ferramentas e carbonetos sinteriza-
dos, são freqüentemente submetidos a um tipo de ensaio de dobramento, denominado 
ensaio transversal, em que se mede sua resistência e ductilidade (além da possibilida-
de também de se avaliar a tenacidade e resistência desses materiais). (Fig. 4.3). 
Entretanto, sempre que possível, deve-se fazer o ensaio de tração, ficando o ensaio 
de dobramento como substitutivo. Quanto mais duro for o material, mais empregado é 
o ensaio, visto a dificuldade de se usinar o corpo de prova para o ensaio de dobramen-
to transversal para materiais frágeis é uma extensão do ensaio de flexão e é normali-
zado pela ASTM (Sociedade Americana de Teste em Materiais) método A - 438. 
O ensaio consiste em apoiar o corpo de prova sobre dois apoios distanciados entre si 
por uma distância L, sendo a carga de dobramento aplicada no centro (Fig. 4.4). A 
carga é aplicada lentamente até o rompimento do corpo de prova. 
Esse ensaio permite ainda retirar outras propriedades, como módulo de ruptura ou 
resistência ao dobramento. 
 
Fig. 4.3 Fig. 4.4 
 
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29
44..44 EEnnssaaiiooss ddee EEssttaammppaabbiilliiddaaddee ddee EErriicchhsseenn 
 
O ensaio consiste em forçar uma esfera, acionada por um pistão hidráulico, de encon-
tro a um corpo de prova tirado de uma chapa metálica, presa por um dispositivo de 
fixação. O esforço produz uma deformação plástica, sob a forma de uma elevação 
(calota esférica) na superfície da chapa, que progride a medida que a esfera avança. 
Figura 4.5 O ensaio termina quando ocorre a ruptura da chapa, com um som caracte-
rístico (estalo). O índice de estampabilidade, dada pela altura da calota esférica for-
mada, depende além da constituição metalúrgica da chapa, também de sua espessu-
ra. Quanto maior a altura, maior será a estampabilidade da chapa. Para o caso das 
chapas de aço ou outros metais não ferrosos (latão, alumínio) para estampagem, os 
fabricantes costumam classificá-los segundo o índice de estampabilidade e espessura. 
Recomenda-se que a carga de fixação da chapa seja de 10.000N. A chapa e o corpo 
esférico deverão ser untados com um composto a base de graxa, grafite e óleo mine-
ral. 
 
 
Fig. 4.5 
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30
Exercícios 
 
1. Quais são os quatro tipos de ensaios destrutivos? 
 
2. Qual a finalidade de cada um dos ensaios destrutivos? 
 
3. Quais são as fórmulas para determinar a tensão e o alongamento? 
 
4. Quais são as características de regime elástico e plástico? 
 
5. O que significam no diagrama “Tensão-Deformação” do aço doce, os pontos P, A, 
B, C, e F? Cite suas características. 
 
6. Compare os diagramas de “Tensão-Deformação” de um aço endurecido com o de 
um aço doce. 
 
7. Dois materiais, um aço dúctil e um aço endurecido, devem se ensaiados aplicando-
se o método de tração e impacto. Qual o resultado? 
Explique o porquê. 
 
 
 
 
 
 
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31
55 EENNSSAAIIOOSS NNÃÃOO DDEESSTTRRUUTTIIVVOOSS 
 
 
55..11 EEnnssaaiioo ddee DDuurreezzaa 
 
Por definição, a dureza de um metal é a resistência que o mesmo oferece à penetra-
ção de um corpo duro. 
 
Efetuamos o ensaio de dureza com os objetivos de: 
 
• Conhecer a resistência do material quanto ao desgaste e à penetração; 
• Comparar sua resistência e avaliar o tratamento térmico realizado; 
• Verificar as possibilidades de usinagem do material. 
 
55..11..11 EEssccaallaass ddee DDuurreezzaa 
 
Em função dos materiais, características e métodos dos ensaios, temos vários tipos de 
dureza, a saber: 
 
• Brinell; 
• Rockwell; 
• Vickers; 
• Shore. 
 
55..22 MMééttooddoo ddee EEnnssaaiioo BBrriinneellll 
 
Este método é baseado na relação existente entre a carga aplicada F a uma esfera 
sobre a peça a ser controlada e a área de impressão produzida pela esfera na peça. A 
carga F aplicada à esfera forma na peça uma impressão semelhante à uma calota 
esférica de diâmetro "d". Fig. 5.1. São padronizados o diâmetro da esfera, a carga do 
ensaio e a duração. 
 
A dureza Brinell é dada pela fórmula abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.1 
F = força Aplicada 
A = área da calota esférica (impressão)
HB = Dureza Brinell 
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32
55..22..11 DDiiââmmeettrroo ddaa EEssffeerraa 
 
Os diâmetros "D" padronizados em função da espessura da peça testada são 1 mm, 
2,0 mm, 5 mm e 10 mm. 
O diâmetro da impressão deve estar na relação: 0,30 < D < 0,60. 
 
55..22..22 CCaarrggaa ddee EEnnssaaiioo 
 
Para cada carga de ensaio foram padronizados cinco níveis de carga, a saber: 30; 10; 
5; 2,5; e 1,25, os quais devem ser empregados de preferência de acordo com cada 
grupo de material. A carga de ensaio é determinada pelo diâmetro da esfera, pelo ní-
vel de carga e pela duração do ensaio, que normalmente está entre 10 e 15 segundos. 
Na prática utilizamos a tabela abaixo para determinamos a carga em função do mate-
rial, sua espessura e diâmetro da esfera. 
 
 Carga F em N 
 
∅esf 1mm 
 
 
∅esf 2,5 mm
 
 
∅esf 5 mm 
 
 
∅esf 10 mm
 
 
Níveis de 
carga 
 
Material da 
prova 
 
Faixa de 
ensaio HB 
Espessura 
do C.P. 
0,6 a 1,5 
Espessura 
do C.P. 
1,5 a 3mm 
Espessura 
do C.P. 
3 a 6 mm 
Espessura 
do C.P. 
> 6 mm 
 
30 
 
Aço, 
Ferro 
fundido 
 
 
67... 450 
 
294 
 
1840 
 
7355 
 
29420 
 
10 
 
ligas de 
Al, Br, Cu, 
latão 
 
22...345 
 
98 
 
613 
 
2450 
 
9800 
 
5 
 
Al puro, 
zinco 
 
11... 158 
 
49 
 
306,5 
 
1225 
 
4900 
 
2,5 
Metais para 
Mancais 
 
6...78 
 
26,5 
 
153,2 
 
613 
 
2450 
 
 
1,25 
Pb, Sn, me-
tais moles 
 
3...39 
 
12,25 
 
76,6 
 
306,5 
 
1225 
 
Exemplo de uso da tabela: 
 
a) Peça de aço 
b) Espessura 1,3mm 
c) Esfera de 1mm. 
 
Encontramos a carga 294 N ~= 300 N para aplicar. 
 
C.P = Corpo de Prova 
 
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33
55..22..33 DDeetteerrmmiinnaaççããoo ddaa DDuurreezzaa ccoomm TTaabbeellaass 
 
Relacionada a carga adequada e medindo-se a impressão efetuada na peça pela esfe-
ra, podemos encontrar o valor da dureza Brinell através de tabelas. 
 
Tipos de esfera Dureza Brinell máxima do material e en-
saiar 
Esfera de aço não endurecidapor deformação 
à frio. 
450 HB 
Esfera de aço endurecido por deformação à 
frio. 
500 HB 
Esfera de metal duro. 700 HB 
 
55..33 AApplliiccaaççããoo ddoo EEnnssaaiioo BBRRIINNEELLLL 
 
O ensaio Brinell é usado especialmente para metais não ferrosos, ferros fundidos, a-
ços, produtos siderúrgicos em geral e peças não temperadas. É amplamente empre-
gado pela facilidade de aplicação, pois pode ser efetuado em qualquer máquina à 
compressão ou, mesmo, com aparelhos portáteis de baixo custo. 
 
55..33..11 IInnddiiccaaççããoo CCoommpplleettaa ddooss SSíímmbboollooss 
 
A dureza Brinell possui uma indicação completa que fornece inclusive as condições do 
ensaio como apresenta o exemplo abaixo. 
 
 
 
120 - Dureza Brinell 
5 - Diâmetro da esfera (mm). 
250 - Carga vezes 10 igual a 2500 N 
30 - Duração do ensaio (s). 
 
Quando o ensaio é realizado segundo norma, ou seja, com diâmetro 10 mm, carga 
30000 N e duração de 10 a 15 segundos, apresentamos a dureza apenas na forma 
abaixo: 
 
350 HB 
 
55..33..22 CCuuiiddaaddooss EEssppeecciiaaiiss 
 
1- A espessura da peça a ser medida deve ser no mínimo igual a 2 vezes o diâmetro 
da impressão obtida. 
2- A superfície a medir deve ter um raio de curvatura no mínimo 5 vezes o diâmetro 
da esfera utilizada. 
3- Cada impressão deve estar distante de uma impressão vizinha, no mínimo 2,5 ve-
zes o seu diâmetro (distância do centro ao centro). 
4- A carga do ensaio deve ser mantida sobre a peça a se medida no mínimo durante 
30 segundos. Exceções: para materiais em que HB > 300, este tempo pode ser re-
duzido há 10 segundos. Para materiais moles em que HB < 60, a carga deve ser 
mantida durante 60 segundos. 
 
 120 HB 5 / 250 / 30
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34
55..44 MMééttooddoo ddee EEnnssaaiioo RRoocckkwweellll 
 
Neste método as forças de ensaio agem em etapas; é que nos modernos aparelhos de 
ensaio tipo Rockwell o seu grau de dureza pode ser verificado instantaneamente no 
instumento acoplado ao aparelho. Fig. 5.2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.2 
 
55..44..11 SSeeqqüüêênncciiaa ddoo EEnnssaaiioo 
 
1. Inicialmente, a peça, através do penetrador, sofre uma pré-carga de 98 N. Quando 
o ponteiro ficar imóvel, zera-se o relógio. 
 
2. Em seguida aplicamos a carga de ensaio 1373 N, ou seja, uma carga total de 
1471N. O ponteiro se move para a esquerda até ficar imóvel. 
 
3. Retira-se a carga, e o ponteiro retrocede, registrando em mm a penetração real "t” 
após a recuperação elástica do material. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Materiais e Ensaios 
35
O método Rockwell, que é muito usado por seu rápido emprego, é subdividido em dois 
grupos: 
 
− Rockwell Normal; 
− Rockwell Superficial. 
 
Esses dois grupos são ainda decompostos em várias escalas, conforme a carga e o 
penetrador usado no ensaio. Os tipos mais importantes são o B e C ( sendo os de-
mais apenas auxiliares), onde B significa que o penetrador é uma esfera, e C significa 
que é um cone de diamante. 
Ao escolhermos o tipo de ensaio, devemos levar em consideração diversos fatores, 
tais como: 
 
− Material e tratamento térmico eventual; 
− Espessura do material a ser controlado e porosidade, etc. 
 
O ensaio do tipo HRB deve ser aplicado a materiais moles e o tipo HRC a materiais 
duros e de média dureza. 
 
Tabela de ensaio ROCKWELL normal (pré-carga 100 N) 
 
Escala Penetrador Carga total N Campo de aplicação 
Rockwell A Cone diamante 120º 600 Aço cementado ou temperado 
Rockwell D Cone diamante 120º 1000 Aço cementado ou temperado 
Rockwell C Cone diamante 120º 1500 Aço cementado ou temperado 
Rockwell F Esfera de 1 / 16" 600 Aço, bronze, latão, até 240HB. 
Rockwell B Esfera de 1 / 16" 1000 Aço, bronze, latão, até 240HB. 
Rockwell G Esfera de 1 / 16" 1500 Aço, bronze, latão, até 240HB. 
Rockwell H Esfera de 1 / 8" 600 Aço, bronze, latão, até 240HB. 
Rockwell E Esfera de 1 / 8" 1000 Aço, bronze, latão, até 240HB. 
Rockwell K Esfera de 1 / 8" 1500 Aço, bronze, latão, até 240HB. 
Rockwell L Esfera de 1 / 4" 600 Material plástico 
Rockwell M Esfera de 1 / 4" 1000 Material plástico 
Rockwell P Esfera de 1 / 4" 1500 Material plástico 
Rockwell R Esfera de 1 / 2" 600 Material plástico 
Rockwell S Esfera de 1 / 2" 1000 Material plástico 
Rockwell V Esfera de 1 / 2" 1500 Material plástico 
 
 Tabela de ensaio ROCKWELL superficial (pré-carga 30 N) 
 
Penetrador Carga N Materiais 
15 N Cone diamante 120º 150 Aço cementado ou temperado 
30 N Cone diamante 120º 300 Aço cementado ou temperado 
45 N Cone diamante 120º 450 Aço cementado ou temperado 
15 T esfera de 1 / 16" 150 Aço, ferro e outros metais até 240 HB 
30 T esfera de 1 / 16" 300 Aço, ferro e outros metais até 240 HB 
45 T esfera de 1 / 16" 450 Aço, ferro e outros metais até 240 HB 
 
Recomenda-se uma espessura mínima para a peça a ser medida igual a 10 vezes o 
valor da profundidade de penetração. 
 
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36
A tabela abaixo fornece as espessuras mínimas recomendáveis em mm. 
 
Penetrador Carga N Escala Dureza Rockwell C 
 20 30 40 50 60 70 
 600 A 1,1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 
Diamante 120º 1000 D 1,4 1,3 1,1 1,0 0,8 0,7 
 1500 C 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 
Penetrador Carga N Escala Dureza Rockwell C 
 20 30 40 50 60 70 80 90 
 600 F 1,5 1,4 1,25 1,1 1,1 
Esfera 1 / 16" 1000 B 1,5 1,4 1,25, 1,1 1,0 1,4 1,2 1,0 
 1500 G 1,8 2,5 2,2 1,9 1,5 
 
Quando se mede a dureza das peças cilíndricas pelo método Rockwell C, devido à 
deformação da peça, é necessária uma correção conforme a tabela a seguir: 
 
HRC ∅ 6 10 13 16 19 22 25 
0 4,5 3,5 3,0 
10 5,0 4,0 3,5 3,0 
20 4,5 4,0 3,5 3,0 
30 5,0 4,5 3,5 3,0 2,5 
40 4,5 4,0 3,0 2,5 2,5 
50 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 
60 5,0 3,5 3,0 2,5 2,0 2,0 
70 4,0 3,0 2,5 2,0 2,0 1,5 
80 5,0 3,5 2,5 2,0 1,5 1,5 1,5 
90 4,0 3,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,0 
100 3,5 2,5 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 
 
Os valores da tabela acima devem ser somados às leituras. Exemplo: Numa peça com 
∅ de 10 mm, se o resultado obtido no aparelho for 60 RC, o resultado real deverá ser 
60 + 1= 61 RC. 
 
A tabela abaixo apresenta os fatores de correção para ensaio Rockwell B. 
 
HRB ∅ 6 10 13 16 19 22 25 32 38 
20 2,5 2,0 1,5 15, 1,0 1,0 
25 3,0 3,0 2,0 1,5 1,O 1,0 1,0 
30 2,5 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 
35 3,0 2,0 1,5 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 
40 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 
45 3,0 2,0 1,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 
50 2,5 2,0 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 
55 2,0 1,5 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5 0 
60 1,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0 O 
65 1,5 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0 0 
 
SENAI/SC 
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37
55..44..22 CCuuiiddaaddooss EEssppeecciiaaiiss 
 
Ao se fazer ensaios Rockwell não deve ser considerado o resultado do primeiro ensaio 
após a troca do penetrador em virtude de ele não estar ainda bem assentado em seu 
alojamento. A peça e a mesa de apoio devem estar bem limpas, e uma bem assenta-
da sobre a outra. O penetrador deve estar perpendicularmente à peça. É tolerada uma 
inclinação de até 7 graus. Se, por engano, for ensaiada uma peça temperada com 
penetrador de esferas, deve-se trocar a esfera respectiva por ficar inutilizada. A carga 
deve ser aplicada sem choque e sem vibração, o que, nos aparelhos, é conseguido 
por um amortecedor hidráulico. Esta aplicação deve durar de 6 a 10 segundos. Nos 
metais moles pode ser prolongada para até 30 segundos, devido à recuperação elásti-
ca do material. 
 
55..55 MMééttooddoo ddee EEnnssaaiiooss VViicckkeerrss 
 
Consiste em se comprimir um penetrador piramidal de dia-
mante na peça. A pirâmide possui uma base tetragonal com 
um ângulo entre faces de 136 graus. Fig. 5.3. 
 
A compressão do penetrador na peça provoca uma impres-
são; determina-se a superfície da impressão medido-se as 
diagonais da área quadrada. Como sempre ocorrem dife-
renças entre as diagonais, devemos considerar a média 
delas para o cálculo da área. Fig. 5.4. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.4 
 
Conhecendo-se a área e a carga aplicada, podemos estabelecer a dureza pela seguin-
tefórmula: 
 
HV = F = 0.189 . F ( N/mm2 ) 
 A d2 
Onde: 
HV = dureza Vickers ( N/mm2 ) 
F = carga aplicada em ( N ) 
A = área 
0,189 = constante 
d = média das diagonais de impressão 
 
55..55..11 UUssoo ddee TTaabbeellaass 
 
Conhecendo-se a área, aplicamos nas tabelas e encontramos a dureza. Existem du-
rômetros universais modernos que oferecem a dureza diretamente em um mostrador 
acoplado à máquina. 
 
 Fig. 5.3 
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38
55..55..22 EEssppeecciiffiiccaaççããoo ddaa DDuurreezzaa 
 
Quando o ensaio for realizado com 300 N e uma duração de 10 a 15 segundos con-
forme norma, representamos assim: 
 
Ex. 640 HV 30 
Se as condições forem diferentes, a especificação deve ser feita da seguinte forma: 
 
Ex. 108 HV 50 / 30 
108 = dureza Vickers 
50 = carga 50 vezes 10 = 500 N 
30 = duração do ensaio 
 
55..55..33 VVaannttaaggeennss ddoo MMééttooddoo VViicckkeerrss 
 
A dureza Vickers possui uma escala contínua. 
 
A dureza Vickers produz uma impressão pequena, o que evita a inutilização da peça. 
Possui grande precisão de medida, pois o penetrador não sofre deformação. 
 
55..55..44 AApplliiccaaççããoo ddoo MMééttooddoo VViicckkeerrss 
 
Podemos utilizar o método Vickers para determinar macro ou microdureza. 
Para macrodureza a carga normal é de 300 N, porém, pode-se usar cargas entre 50 e 
1000 N. 
Podem também ser utilizadas "cargas reduzidas", que variam de 1N a 20N. A macro-
dureza se aplica a uma vasta gama de materiais, exceto ferros fundidos e materiais 
sinterizados. 
O ensaio com cargas reduzidas é usado para pequenas molas, grampos, dureza de 
dentes de engrenagens e na determinação da camada efetiva de cementação. Fig. 
5.5. 
Fig. 5.5 
 
"EHT" corresponde à determinação da distância da periferia da peça cementada a 
temperatura, de que se obtém um valor mínimo de dureza correspondente à especifi-
cação. Por exemplo: 
 
EHT 680 = 0.6mm 
 Dureza Vickers a ser obtida 
 Camada efetiva de cementação 
 
Os valore especificados são EHT 680 e EHT 525 e é utilizada carga 10 N para o en-
saio. 
Micro Dureza 
EHT 680 = 0,6mm 
Dureza HV – 680 a 0.6mm 
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39
55..66 EEnnssaaiioo ddee MMiiccrroodduurreezzaa VViicckkeerrss 
 
Muitas aplicações da dureza Vickers, mencionadas anteriormente estão atualmente 
voltadas para o ensaio da microdureza. Assim o problema da determinação das pro-
fundidades de superfície carbonetada, de tempera, etc., além de determinação de du-
reza de constituintes individuais de uma microestrutura de materiais frágeis, de peças 
pequenas ou extremamente finas, é geralmente solucionado pelo uso de microdureza. 
 
A microdureza produz uma impressão microscópica no material, empregando-se uma 
carga menor que 10 N, com penetrador de diamante. A carga pode chegar até 0.1 N e 
a superfície de corpo de prova deve ser plana para se evitar distorções na natureza 
obtida. 
 
55..77 CCuuiiddaaddooss nnoo EEnnssaaiioo ddaa MMiiccrroodduurreezzaa 
 
− Preparação metalográfica do corpo de prova, em função da pequena carga. 
− Polimento eletrolítico é preferível para se evitar o encruamento do metal na su-
perfície. 
− Considerar a recuperação elástica do material quando utilizadas cargas meno-
res que 3,0 N. 
 
Os fatores antes mencionados provocam erros no ensaio, resultando em valores de 
dureza maiores que os verdadeiros. 
 
− O tempo de manutenção da carga deve ser em torno de 18 segundos e a velo-
cidade de aplicação deve estar entre 1 e 20 µ / segundo: Velocidades maiores 
fornecem valores mais baixos de dureza. 
− As máquinas devem ser constantemente calibradas e aferidas, pois erros na 
aplicação das cargas alteram muito o valor de dureza, principalmente no caso 
de cargas menores que 0,5 N. 
 
55..99 AApplliiccaaççããoo ddaa MMiiccrroodduurreezzaa 
 
a) Peças de espessura delgada; 
b) Peças espelhadas, da mecânica de precisão, ótica e instrumentos de precisão; 
c) Medição da dureza do gume da ferramenta; 
d) Ensaios em camadas duras e delgadas (cromação dura, nitretação, boretação); 
e) Determinar variação de dureza da periferia em função da descarbonetação; 
f) Determinação de dureza de microconstituintes da estrutura. 
 
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40
55..1100 AAnnoommaalliiaass nnaa IImmpprreessssããoo 
 
a) Losango irregular 
 
 
 
 d2 
 
 d1 
 
 
Causa: Superfície irregular d1 > d2 
 
b) Afundamento 
 
 
 
 
Causa: Ocorre "afundamento" do material em torno das faces do penetrador. Aparece 
em materiais recozidos d > d real 
 
c) Aderência 
 
 
 
 
 
Causa: "aderência" do material em torno do penetrador; geralmente ocorre em materi-
ais encruados d < d real. 
 
55..1111 EEnnssaaiioo ddee DDuurreezzaa SShhoorree 
 
O ensaio de dureza Shore é um ensaio dinâmico que produz a impressão num corpo 
de prova por meio de um penetrador que bate na sua superfície plana. O choque é 
produzido por um êmbolo que tem à sua ponta um penetrador. A dureza Shore está 
relacionada com a medida do ressalto do corpo que cai ao bater na superfície do cor-
po de prova. Essa altura do ressalto mede a perda da energia cinética do peso, absor-
vida pelo corpo de prova. 
A dureza Shore foi introduzida para ensaios em aços temperados, onde o método Bri-
nell não podia ser utilizado. 
Na atualidade a sua mais dupla aplicação refere-se a área dos materiais plásticos, 
borrachas, etc. 
A altura do ressalto após o choque é tomado como a dureza do material, sendo regis-
trada por um ponteiro que indica a altura da gradação existente no tubo de vidro cuja 
escala varia de 0 a 140. 
O número de dureza indicado é um número relativo e serve apenas para a compara-
ção de materiais, porém existe uma boa margem de comparação da dureza Shore 
com a Brinell sendo necessário utilizar uma tabela de equivalência. 
 
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41
Tabela de conversão entre dureza Brinell e Shore 
 
Dureza Brinell - 
Esfera aço temperado ∅ 10 mm carga 3 000 kgf 
 
Dureza Shore 
496 69 
465 66 
433 62 
397 57 
360 52 
322 47 
284 42 
247 37 
209 32 
190 29 
171 26 
152 24 
133 21 
 
Existe também uma relação entre a dureza Shore com o limite de resistência de al-
guns aços. 
Impressão Shore é pequena e serve para medir dureza de peças já acabadas ou usi-
nadas. O equipamento é leve e portátil podendo ser adaptado em qualquer lugar e 
com isso fazer medições em peças grandes impossíveis de serem colocadas em má-
quinas de dureza por penetração. 
A fixação do corpo de provas, bem como o posicionamento vertical do tubo graduado 
corretos oferecem muito pouca variação da dureza. 
Peças muito finas ou com superfícies não lisas oferecem dureza menores que os reais 
quando ensaiados. 
 
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42
Tabela comparativa de dureza 
 
ENSAIO DE DUREZA DOS MATERIAIS (DIN. 50150) 
Tabela comparativa de Dureza e Resistências a Tração 
Resis 
N 
mm2 
HV 
F>98N 
 
HB 
 
HRC 
 
HRA 
 
HRB 
 
HRF 
Resis 
N 
mm2 
HV 
F>98N 
 
HB 
 
HRC 
 
HRA 
255 80 76 1155 360 342 36,6 68,7 
285 90 85,5 48 82,6 1120 380 361 38,8 69,8 
320 100 95 56,2 87 1290 400 380 40,8 70,8 
350 110 105 62,3 90,5 1350 420 399 42,7 71,8 
385 120 114 66,7 93,6 1420 440 418 44,5 72,8 
415 130 124 71,2 96,4 1485 460 437 66,1 73,6 
450 140 133 75 99 1555 480 456 47,7 74,5 
480 150 143 78,7 101,4 1595 490 466 48,4 74,9 
510 160 152 81,7 103,6 1665 510 485 49,8 75,7 
545 170 162 85 105,5 1740 530 504 51,1 76,4 
575 180 171 87,1 107,2 1810 550 523 52,3 77 
610 190 181 89,5 108,7 1880 570 542 53,6 77,8 
640 200 190 91,5 110,1 1955 590 561 54,7 78,4 
675 210 199 93,5 111,3 2030 610 580 55,7 78,9 
705 220 209 95 112,4 2105 630 599 56,8 79.5 
740 230 219 96,7 113,4 2180 650 618 57,8 80 
770 240 228 20,3 60,7 98,1 114,3 670 58,8 80,6 
800 250 238 22,2 61,6 99,5 115,1 690 59,7 81,1 
835 260 247 24 62,4 720 61 81,8 
865 270 257 25,6 63,1 760 62,5 82,6 
900 280266 27,1 63,8 800 64 83,4 
930 290 276 28,5 64,5 840 65,3 84,1 
965 300 285 29,8 65,2 880 66,4 84.7 
1030 320 304 32,2 66,4 920 67,5 85,3 
1095 340 323 34,4 67,6 940 68 85,6 
 
Podemos utilizar a tabela quando necessitamos saber uma dureza conhecendo outras. 
 
Exemplo: 100 HV = 95 HB = 56.2 HRB 
Resistência = 320 N/mm2 
 
SENAI/SC 
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43
55..1122 EEnnssaaiioo HHiiddrroossttááttiiccoo oouu PPnneeuummááttiiccoo 
Consiste em submeter tubulações, dutos, etc., a uma pressão interna, utilizando para 
isso, um líquido ou um gás. Fig. 5.6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.6 
 
Essa pressão deve ser: 
 
• Duas vezes a pressão de serviço ou 1.5 vezes a pressão de projeto, no caso de 
não haver uma norma específica para o ensaio. 
 
A pressão pode ser tanto interna (bombas ou compressões) como externas (bomba de 
vácuo). 
 
55..1133 EEnnssaaiioo ddee EEssttaannqquueeiiddaaddee 
 
55..1133..11 IInnttrroodduuççããoo 
 
O ensaio de estanqueidade tem por objetivo principal garantir a estanqueidade de um 
sistema, através da localização e detecção de defeitos presentes em soldas, como por 
exemplo, as soldas de chapas de reforço, soldas em ângulos de juntas sobrepostas do 
fundo dos tanques de armazenamento e soldas em ângulo de ligação fundo-constado. 
É utilizado também para a detecção de defeitos passantes em chapas e fundidos e 
fugas através de selos mecânicos. 
 
Convém ressaltar que os testes hidrostáticos e os testes pneumáticos não se caracte-
rizam com ensaio de estanqueidade, embora eles proporcionem a detecção de vaza-
mentos, pois, na realidade, eles têm por objetivo principal a analise de resistência me-
cânica, deformação e recalques estruturais do equipamento. 
 
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
44
55..1133..22 MMééttooddooss ddee EEnnssaaiioo 
 
5.13.2.1 Ensaio de Formação de Bolhas com Pressão Positiva 
 
É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação da solução 
formadora de bolhas, estando a peça, equipamento ou tubulação sujeita, a uma de-
terminada pressão de teste positiva. 
 
A fig. 10.4 mostra o exemplo do teste das soldas de uma chapa de reforço de um bo-
cal. 
 
As normas estipulam a faixa de pressão para execução de teste conforme exemplifi-
cando na tabela 10.2. 
 
Cuidados especiais devem ser tomados, para que a pressão não ultrapasse o valor 
máximo estabelecido, de modo a eliminar a possibilidade de empolamento de chapas 
e/ou danos a soldas, equipamentos ou peças. Também grandes vazamentos podem 
não ser detectados em virtude do grande fluxo de ar “soprar” a solução tão rápido que 
não para formação de bolhas. 
 
Peças ou Equipamentos Faixa de Pressão para Teste 
Chapas de reforço 70 a 100 Kpa 
Equipamentos com revestimento metálico interno 
ou superfícies planas. 
Superfícies cilíndricas e/ou calotas de equipamen-
tos. 
De acordo com a Norma de Projetos, 
Fabricação ou Montagem de equipamen-
tos ou da peça. 
Tabela 10.2 – Pressão manométrica de Teste com Pressão Positiva 
 
5.13.2.2 Seqüência de Ensaio 
 
Teste de Formação de Bolhas com Pressão Positiva 
 
a) Limpeza – Deve ser efetuada a limpeza das soldas, equipamentos ou peças a 
serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassas, óleo, pintura 
graxa e outros contaminantes. 
 
b) Vedação – As aberturas em peças ou equipamentos devem ser vedadas, de 
modo a possibilitar a pressurização destes. 
 
c) Pressurização – É feita a pressurização da peça ou equipamento ata a pres-
são de teste (pressão manométrica). 
 
d) Tempo de Pressurização – Antes de se iniciar o ensaio, a pressão deve ser 
mantida por um período de no mínimo 15 minutos. 
 
e) Inspeção – É feito a aplicação da solução formadora de bolhas sobre o local 
em inspeção e verifica-se a existência ou não de bolhas, provenientes de va-
zamento oriundo de defeito passante. 
 
 
SENAI/SC 
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45
5.13.2.3 Teste de Capilaridade 
 
É o método pelo qual se detecta defeitos passantes, através da aplicação de um liqui-
do de alto efeito capilar por um lado da solda, equipamento ou peça, e após um de-
terminado tempo de penetração, normalmente 24 horas, inspeciona-se pelo lado opos-
to procurando, vestígios do liquido utilizado. 
 
Este liquido deve ser de difícil evaporação sob efeito de ar e/ou temperatura e o tempo 
de secagem dever ser sempre superior ao tempo previsto para penetração. Normal-
mente utiliza-se o óleo diesel ou querosene como liquido de teste. 
 
Fig. 10.6 Teste de solda em ângulo de ligação fundo-constado de tanques de armazenamento. 
 
Lateral
Fundo
Observador
Aplicação de líquido de teste 
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
46
5.13.2.4 Teste de Capilaridade 
 
a) Limpeza – Deve ser efetuada a limpeza das soldas, equipamentos ou peças a 
serem inspecionadas, que devem estar livres de argamassas, óleo, pintura 
graxa e outros contaminantes. 
 
b) Vedação – As aberturas em peças ou equipamentos devem ser vedados de 
modo a estabelecer em circuito fechado, que possibilite um caminhamento a-
dequado ao liquido de teste. 
 
c) Aplicação de liquido de teste – Aplica-se o liquido de teste em um dos lados da 
solda, equipamento ou peça. 
 
d) Tempo de Penetração – É o tempo necessário para que o liquido atravesse a 
solda , equipamento ou peça pelos possíveis defeitos passantes. 
 
e) Inspeção – Verifica-se se houve vazamento do liquido pelo lado oposto a onde 
este foi aplicado. 
 
5.13.2.5 Vantagens 
 
A principal vantagem do teste de estanqueidade é que é um ensaio relativamente rá-
pido, de baixo custo e de fácil interpretação. 
 
5.13.3.6 Limitações 
 
A grande limitação deste teste é que se presta apenas à detecção de defeitos passan-
tes. 
 
55..1144 LLiiqquuiiddoo PPeenneettrraannttee 
 
55..1144..11 IInnttrroodduuççããoo 
 
O ensaio por meio de liquido penetrante é relativamente simples, fácil e de rápida 
execução. 
 
É utilizado na detecção de descontinuidades abertas para a superfície de materiais 
sólidos não porosos. A detecção das descontinuidades independente do tamanho, 
orientação, configuração da descontinuidade e da estrutura interna ou composição 
química do material. 
 
SENAI/SC 
Materiais e Ensaios 
47
55..1144..22 CCaarraacctteerrííssttiiccaass ee TTiippooss ddee LLiiqquuiiddoo PPeenneettrraannttee 
 
O liquido penetrante é um liquido de grande poder de penetração e alta ação capilar. 
Contem em solução ou suspensão pigmentos coloridos ou fluorescentes que vão defi-
nir a sua utilização: 
 
TIPO A – Penetrante fluorescente – É utilizado em ambientes escuros sendo visível 
com luz ultravioleta (luz negra). 
 
TIPO B – Penetrante visível (não fluorescente) – É utilizado em ambientes claros, sen-
do visível com luz natural. 
 
Além da visibilidade, os penetrantes podem variar quanto à forma em removido seu 
excesso. 
 
De penetrantes, quanto á remoção do seu excesso, posem ser classificados como: 
 
TIPO A-1 OU B-1 – Removível com água. 
TIPO A-2 OU B-2 – Removível com água após a emulsificação. 
TIPO A-3 OU B-3 – Removível com solvente. 
 
55..1144..33 CCaarraacctteerrííssttiiccaass ddoo rreevveellaaddoorr 
 
O revelador fundamentalmente é um talco aplicado de forma seca, úmido ou liquido, 
que tem como função retirar o penetrante das descontinuidades conduzi-lo para a su-
perfície dando uma indicação colorida ou fluorescente destas descontinuidades. 
 
55..1144..44 SSeeqqüüêênncciiaa ddee EEnnssaaiioo 
 
Basicamente, o ensaio por liquido penetrante se compõe de cinco etapas: 
 
a) Limpeza Inicial – A superfície a ser examinada e todas as áreas adjacentes 
dentro de pelo menos 25 mm devem estar secas, sem graxa sem óleo, ferru-
gem ou sujeira, sendo que, no caso de soldas, toda a escória deve ser cuida-
dosamente removida. 
A limpeza inicial tem como objetivo remover contaminantes, que poderiam 
mascar os resultados do ensaio, das proximidades e do interior de possíveis 
descontinuidades, conforme apresentado naFig. 10.23. 
 
 
Fig. 10.23 – Limpeza de descontinuidade e suas adjacências. 
Descontinuidade não visível 
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b) Aplicação do penetrante – Após passado o tempo de evaporação do produto u-
tilizado na limpeza inicial, aplica-se o liquido penetrante, de modo que o con-
sumo cubra toda a área a ser examinada. Esta aplicação pode ser feita por 
pincel, pulverização, por aerossol ou derramamento. O penetrante, por ação 
capilar, migra para dentro da descontinuidade durante o tempo de penetração, 
conforme apresentado na Fig. 10.24. 
 
 
 
Fig. 10.24 – Penetração do liquido penetrante na descontinuidade. 
 
c) Remoção do Excesso do Penetrante – Após decorrido o tempo de penetração, 
remove-se o excesso de liquido penetrante da superfície da peça examinada, 
observando-se sem,pré que cada tipo de penetrante tem características e cui-
dados especiais de limpeza, conforme apresentado na Fig. 10.25. 
 
 
 
Fig. 10.25 – Remoção do excesso de liquido penetrante. 
 
d) A aplicação do Revelador – Após decorrido o tempo de secagem do produto 
utilizado na remoção do excesso de penetrante, aplica-se uma fina camada de 
revelador na região a ser examinada, conforme apresentado Fig. 10.26. 
 
 
Fig. 10.26 – Aplicação do revelador e aparecimento de indicação da descontinuidade. 
 
e) Inspeção Final – O inspetor inspeciona visualmente a peça examinada 
procurando indicações de descontinuidades, tais como trincas, falta de fusão, 
poros, porosidade agrupada, etc. 
Indicação da descontinuidade 
Revelador 
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55..1144..55 VVaannttaaggeennss 
 
O ensaio por meio de liquido penetrante tem sensibilidade muito boa, detectado até 
descontinuidades muito pequenas. 
A forma da peça não é um problema, pois é um método que se aplica tanto em super-
fícies planas, quanto em superfícies curvas. 
 
É um ensaio rápido, de fácil execução e custo relativamente baixo. 
É aplicável em materiais magnéticos e não magnéticos. 
 
Para o treinamento de operadores e inspetores se requer menor tempo que para os 
outros tipos de ensaios não- destrutivos. 
 
55..1144..66 LLiimmiittaaççõõeess ee DDeessvvaannttaaggeennss 
 
detecta somente descontinuidades abertas para a superfície e que não estejam obs-
truídas. 
 
Não proporciona registro permanente dos resultados. 
O resíduo de penetrante que permanece nas descontinuidades (pois os operantes são 
de remoção muito difícil) pode ser prejudicial à peça ou solda na seqüência das solda-
gens, podendo contaminar a mesma. 
 
5.14.6.1 Radiografia 
 
A radiografia é um método usado para inspeção não destrutiva que se baseia na ab-
sorção diferenciada da radiação penetrante pela peça que está sendo inspecionada. 
Devido às diferenças na densidade e variações na espessura do material, ou mesmo 
diferenças nas características de absorção causadas por variações na composição do 
material, diferentes regiões de uma peça absorverão quantidades diferentes da radia-
ção penetrante. Essa absorção diferenciada da radiação poderá ser detectada através 
de um filme, ou através de um tubo de imagem ou mesmo medida por detectores ele-
trônicos de radiação. Essa variação na quantidade de radiação absorvida, detectada 
através de um meio, irá nos indicar, 
entre outras coisas, a existência de uma 
falha interna ou defeito no material. 
A radiografia industrial é então usada 
para detectar variação de uma região 
de um determinado material que apre-
senta uma diferença em espessura ou 
densidade comparada com uma região 
vizinha, em outras palavras, a radiogra-
fia é um método capaz de detectar com 
boa sensibilidade defeitos volumétricos. 
Isto quer dizer que a capacidade do 
processo de detectar defeitos com pe-
quenas espessuras em planos perpen-
diculares ao feixe, como trinca dependerá da técnica de ensaio realizado. Defeitos 
volumétricos como vazios e inclusões que apresentam uma espessura variável em 
todas direções, serão facilmente detectadas desde que não seja muito pequeno em 
relação à espessura da peça. 
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Catodo
Elétrons
Alvo Anodo
Filamento
RAIOS X
55..1155 EEnnssaaiiooss RRaaddiioollóóggiiccooss 
 
55..1155..11 EEqquuiippaammeennttooss ee FFoonntteess ddee RRaaddiiaaççããoo 
 
5.15.1.1 Produção das Radiações X 
 
Os Raios-X 
 
As radiações X, são emitidas das camadas eletrônicas dos átomos. Essas emissões 
não ocorrem deforma desordenada, mas possui “padrão” de emissão denominado 
espectro de emissão. 
Os Raios X, destinados ao uso industrial, são gerados numa ampola de vidro, 
denominados tubo de Coolidge, que possui duas partes distintas: o ânodo e o cátodo. 
O ânodo e o cátodo são submetidos a uma tensão elétrica da ordem de milhares de 
Volts, sendo o pólo positivo ligado ao anodo e o negativo no cátodo. O ânodo é consti-
tuído de uma pequena parte fabricada em tungstênio, também denominado de alvo, e 
o cátodo de um pequeno filamento, tal qual uma lâmpada incandescente, por onde 
passa uma corrente elétrica da ordem de miliamperes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esquema de um tubo convencional de Raios X Industrial 
 
Quando o tubo é ligado, a corrente elétrica do filamento, se aquece e passa a emitir 
espontaneamente elétrons que são atraídos e acelerados em direção ao alvo. Nesta 
interação, dos elétrons com os átomos de tungstênio, ocorre a desaceleração repenti-
na dos elétrons, transformando a energia cinética adquirida em Raios X. 
Outros fenômenos de interação dos elétrons acelerados com as camadas eletrônicas 
dos átomos de tungstênio, também são responsáveis pela emissão dos Raios X. 
 
 
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Radiologia 
 
Radiografia de um cordão de solda 
 
Digitalização de Filmes Radiográficos 
 
Um outro método existente para radiografia digital é a obtenção da imagem pelo sca-
neamento do filme radiográfico, usando um scaner especial de alta resolução. A van-
tagem desta técnica é passar para o computador a imagem do filme e através do pro-
grama, poder ampliar e estudar indicações de descontinuidades presentes na área de 
interesse. O arquivamento em meio eletrônico também traz vantagens. 
 
 
 Radiografia Computadorizada (CR) Imagem Capturada pelo Método Direto (DR) 
 
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Radiografia digitalizada de uma peça fundida. Observe as trincas na região marcada. 
 
 
Imagem ampliada digitalmente da região marcada acima. Observe que a visualização 
das trincas se tornaram mais nítidas, sem perda de qualidade em razão da ampliação. 
 
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As principais vantagens da radiografia digital podem ser resumidas nos seguintes: 
 
• As placas de captura da imagem digital permitem uma ampla utilização em 
variadas condições de exposição, possibilitando reutilização imediata caso 
ocorrer erros na exposição, evitando assim perdas de material e tempo pa-
ra no ensaio; 
• A grande latitude de exposição das placas de captura digital permitem a 
visualização da imagem radiográfica com somente uma pequena 
exposição à radiação, o que permite melhorar a proteção radiológica da 
instalação , otimizando a segurança; 
• As placas de captura possuem longa durabilidade e de boa proteção 
mecânica, podendo operar em temperaturas de 10º a 35º C , pesando 8 
kg; • Os programas de computador para análise da imagem digital são versá-
teis, permitindo ampliações localizadas da imagem propiciando maior se-
gurança do laudo radiográfico. 
 
 
Melhoria do contraste por tratamento digital das imagens radiográficas. 
 
 
Radiografia de solda contendo porosidade e falta de fusão 
 
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Inclusão de Escória 
 
São devidas ao aprisionamento de escória ou materiais estranhos durante o processo 
de soldagem. Elas apresentam-se com mais freqüência em soldas de passes 
múltiplos, principalmente quando a limpeza não é bem efetuada entre um passe o ou-
tro. 
 
 
 
Aparência radiográfica de soldas contendo inclusões de escória.