Nota de Aula 13 - Ensaio de Dureza Vickers _HV_ e Microdurez

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Ensaios de Dureza Vickers e Microdureza – Revisão 04 Profa. Lucia Barbosa Página 1 
 
 
 
 
FUNDAÇÃO EDSON QUEIROZ 
UNIVERSIDADE DE FORTALEZA 
 
Centro:________ Disciplina:___________________________ Turma:_______ 
Data:___/___/___ 
Aluno(a):____________________________________________ 
Matrícula:__________________
 
 
 
ENSAIOS MECÂNICOS – ENSAIO DE DUREZA VICKERS E MICRODUREZA 
 
1-4 Dureza Vickers (HV) 
 
a) Introdução 
O ensaio desenvolvido por Smith e Sandland, em 1925, ficou conhecido como ensaio de 
dureza Vickers porque a empresa que fabricava as máquinas mais difundidas para operar com 
este método chamava-se Vickers-Armstrong. Este método leva em conta a relação ideal entre 
o diâmetro da esfera do penetrador Brinell e o diâmetro da calota esférica obtida, e vai além 
porque utiliza outro tipo de penetrador, que possibilita medir qualquer valor de dureza, incluindo 
desde os materiais mais duros até os mais moles. 
 
Isso não quer dizer que o ensaio Vickers resolva todos os problemas de avaliação de 
dureza dos materiais. Mas, somado aos outros dois métodos já estudados, é um bom caminho 
para atender às necessidades de processos industriais cada vez mais exigentes e sofisticados. 
 
b) Técnica do ensaio 
O princípio do ensaio é semelhante aos demais, ou seja, aplica-se uma carga pré-
estabelecida através de um penetrador de forma e dimensões conhecidas sobre a superfície da 
peça a ensaiar. 
 
A dureza Vickers se baseia na resistência que o material oferece à penetração de uma 
pirâmide de diamante de base quadrada e ângulo entre faces de 136°, sob uma determinada 
carga, como pode ser visto na Figura 1. 
 
Figura 1 – Penetrador e impressão Vickers 
 
O valor da dureza Vickers (HV) é o quociente da carga aplicada (F) pela área de 
impressão (A) deixada no corpo de prova ensaiado. Essa relação, expressa em linguagem 
matemática é a seguinte: 
 
 
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A máquina de dureza Vickers não fornece o valor da área de impressão da pirâmide, mas 
permite obter, por meio de um microscópio acoplado, as medidas das diagonais (d1 e d2), 
formadas pelos vértices opostas da base da pirâmide, como pode ser visto na Figura 2. 
 
Figura 2 – Visualização da impressão da dureza Vickers 
 
 
 
Conhecendo as medidas das diagonais, é possível calcular a área da pirâmide de base 
quadrada (A), utilizando a fórmula: 
 
 
 
Voltando à fórmula para cálculo da dureza Vickers e substituindo A pela fórmula acima, 
tem-se: 
 
 
 
����Como Q é dada em kgf e d em mm, a dimensão da dureza Vickers é N/mm2 ou 
kgf/mm2. 
 
• Penetrador utilizado 
Pirâmide de diamante de base quadrada, com um ângulo de 136o entre as faces 
opostas (produz valores de dureza semelhantes). 
 
• Cargas utilizadas 
A carga varia de 1 até 120 kgf. A mudança da carga é necessária para se obter uma 
impressão regular, sem deformação e de tamanho compatível para a medida de suas 
dimensões no visor da máquina. 
 
����Por uma questão de padronização, as cargas recomendadas são: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 
30, 40, 60, 80, 100 e 120 kgf. 
 
Como o penetrador é praticamente indeformável e como todas as impressões são 
semelhantes entre si, não importando o seu tamanho, a dureza Vickers é independente da 
carga, isto é, o número de dureza obtido é o mesmo qualquer que seja a carga utilizada (para 
materiais homogêneos). 
 
 
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c) Defeitos de impressão 
Uma impressão perfeita, no ensaio Vickers, deve apresentar os lados retos. Entretanto, 
podem ocorrer defeitos de impressão, devidos ao afundamento ou à aderência do metal em 
volta das faces do penetrador como pode ser visto na Figura 3. 
 
Figura 3 – Defeitos de impressão da dureza Vickers 
 
 
Souza, 1982 
• (a) Impressão perfeita 
 
• (b) Impressão defeituosa: afundamento 
L’ > L ⇒ Dureza menor que a real 
Ocorre em materiais recozidos (moles) 
 
• (c) Impressão defeituosa: aderência 
L’’ < L ⇒ Dureza maior que a real 
Ocorre em metais encruados (duros) 
 
Como o cálculo do valor de dureza Vickers utiliza a medida da média de duas diagonais, 
esses erros afetam o resultado da dureza: tem-se um valor de dureza maior do que o real nos 
casos de afundamento e um valor de dureza menor do que o real, nos casos de aderência. 
 
É possível corrigir esses defeitos alterando-se o valor da carga do ensaio para mais ou 
para menos, dependendo do material e do tipo de defeito apresentado. 
 
d) Vantagens 
• Fornece uma escala contínua de dureza, medindo toda a gama de valores de dureza 
numa única escala; 
• As impressões são extremamente pequenas e não inutilizam as peças, mesmo as 
acabadas; 
• O penetrador, por ser de diamante, é praticamente indeformável; 
• Aplica-se a materiais de qualquer espessura além de poder medir durezas superficiais. 
 
e) Desvantagens 
• Ensaio mais demorado; 
• Necessidade de preparação cuidadosa da superfície da amostra; 
• Ensaio globalmente menos econômico. 
 
f) Representação dos resultados 
A dureza Vickers é representada pelo valor de dureza, seguido do símbolo HV e de um 
número que indica o valor da carga aplicada. A representação 440HV 30 indica que o valor da 
dureza Vickers é 440 e que a carga aplicada foi de 30 kgf. 
 
O tempo normal de aplicação da carga varia de 10 a 15 segundos. Quando a duração da 
aplicação da carga é diferente, indica-se o tempo de aplicação após a carga. Por exemplo, na 
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representação: 440 HV 30/20, o último número indica que a carga foi aplicada por 20 
segundos. 
 
1-5 Microdureza 
 
a) Introdução 
O ensaio de microdureza usualmente se refere a penetrações (endentações) estáticas 
provocadas por cargas menores que 1 kg. O penetrador pode ser a pirâmide de diamante 
Vickers ou a pirâmide alongada de Knoop. 
 
O procedimento de ensaio é muito semelhante ao do ensaio padrão Vickers, exceto que 
é feito numa escala microscópica, com instrumentos de precisão mais alta. A superfície a ser 
testada geralmente requer um acabamento metalográfico. Quanto menor a carga de ensaio, 
maior o grau de acabamento superficial necessário. 
 
Microscópios são usados para medir as impressões. Eles normalmente permitem 
aumentos de 500X e medem com precisão de ± 0,5 µm. 
 
1-5-1 Microdureza Vickers 
 
a) Aplicação 
A microdureza Vickers é utilizada na determinação das profundidades de superfície 
carbonetada, temperada, nitretada, etc (muito duras). Também é utilizada na determinação de 
dureza de peças muito pequenas, extremamente finas ou microconstituintes individuais de uma 
microestrutura (grão de ferrita, perlita, etc). 
 
b) Técnica do ensaio 
A microdureza Vickers usa a mesma técnica utilizada pela dureza Vickers convencional. 
A microdureza produz uma impressão microscópica no material, empregando uma carga 
menor que varia de 10 gf a 1 kgf e o mesmo penetrador de diamante. 
 
Na microdureza, como a carga aplicada é muito pequena, a impressão produzida é 
microscópica, como pode ser visto na Figura 4. 
 
Figura 4 – Impressão microscópica ampliada da microdureza Vickers 
 
 
����Deve-se multiplicar o resultado obtido na fórmula da dureza Vickers por 1000 porque 
nesse caso a carga Q é dada em gf e a diagonal L em µm. 
 
1-5-2 Microdureza Knoop (HK) 
 
a) Introdução 
O método Knoop é utilizado para medição de microdureza com cargas também inferiores 
a 1 kg. Utiliza o mesmo equipamentoda dureza Vickers, diferenciando-se em relação ao 
penetrador. 
 
 
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b) Técnica de ensaio 
A microdureza Knoop possui um penetrador de diamante em forma piramidal que produz 
uma impressão em forma de pirâmide, com uma relação entre diagonais de 7:1, conforme pode 
ser visto na Figura 5. A profundidade da penetração é a metade da obtida com um penetrador 
Vickers para uma mesma carga. Para determinação da dureza Knoop, somente a diagonal 
maior da impressão é medida. 
 
Por apresentar uma impressão mais estreita é indicada para medida de camadas 
eletrodepositadas ou endurecidas. Também é utilizada para medida de dureza de vidros e de 
camadas de tinta. 
Figura 5 – Visualização do penetrador Knoop 
 
 
 
1-5-3 Comparação entre impressões das microdurezas Vickers e Knoop 
 
A Figura 6 mostra a comparação entre as impressões obtidas com as microdurezas 
Vickers e Knoop. 
 
Figura 6 – Comparações das impressões das microdurezas Vickers e Knoop 
 
 
 
 
1-6 Conversão entre tipos de dureza 
 
É possível fazer conversões ou comparações entre escalas distintas de dureza. No 
entanto, os valores obtidos são usados simplesmente para comparação, devendo-se sempre 
usar o método de dureza mais adequado ao material, produto ou processo testado. Medir com 
um tipo de dureza inadequado e converter o resultado é um erro grave. Nas tabelas de dureza 
existentes nem todos os valores são comparáveis e alguns são listados entre parênteses, 
indicando que os valores estão fora da faixa recomendada. 
 
Referências 
 
SENAI - Telecurso 2000 Profissionalizante. São Paulo. 
 
SOUZA, S.A. Ensaios mecânicos de materiais metálicos. Edgar Blücher, São Paulo, 1982. 
 
www.cimm.org.br/portal/noticia/material_didatico (acesso em 03/10/2012) 
 
www.slideshare.net/alexleal3270/aula-de-dureza (acesso em 21/10/2012)