Relatório Dureza 1 - P4

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Universidade Estadual do Oeste do Paraná 
Centro de Engenharias e Exatas 
 
 
 
Materiais de Construção Mecânica 
 
 
Relatório Técnico 1 
Ensaio de Dureza 1 
 
 
 
 
 
 
Alunos: Henrique Olegini da Costa 
João Victor Oliveira 
Lucas Emílio 
 
Professor: Marciel Viapiana 
 
 
 
 
 
 
 
Foz do Iguaçu 
2022. 
 
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SUMÁRIO 
1.INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 2 
1.1 NOÇÃO DE DUREZA................................................................................................2 
1.2 MÉTODOS DE ENSAIO DE DUREZA .................................................................. 2 
1.3 OBJETIVOS ................................................................................................................ 3 
2.METODOLOGIA ......................................................................................................... 4 
2.1.MATERIAIS ............................................................................................................... 4 
2.2.PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ...................................................................... 4 
3.RESULTADOE E DISCUSSÕES ............................................................................. 10 
4.EQUAÇÕES ................................................................................................................ 11 
5.CONCLUSÃO ............................................................................................................. 13 
6.REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
1 INTRODUÇÃO 
1.1 NOÇÃO DE DUREZA 
Uma das características mais importantes de se conhecer em um dado material é 
a dureza. Ela é uma característica que define a resistência a deformação plástica do 
material. Pode se apresentar como resistência a corte, abrasão, deformação, tração e 
penetração. 
Para definir a dureza de um metal podemos realizar alguns testes, como, por 
exemplo, onde o material é colocado em uma situação em que medimos o quão fácil é 
para o material deformar e não conseguir mais voltar ao estado original (ductilidade), a 
sua resistência a calor sem perder suas propriedades, resistências a riscos ou facilidade de 
ser penetrado por outro objeto. Entretanto, isso irá variar a partir de qual ensaio o objeto 
será colocado para definir essas características, podendo ser utilizado o ensaio Brinell, 
Rockwell, Vickers, Shore, IRHD, cada um com uma escala própria, onde algumas tem 
preferência para objetos com maior dureza e outras com menores. 
A dureza está diretamente relacionada com o quanto de carbono está presente no 
material, visto que a presença dele aumenta a dureza do mesmo, o que diminui a 
ductilidade. Dessa forma, eles se tornam mais suscetíveis a quebras e se tornam materiais 
mais fracos. Sendo assim, quanto maior a proporção de carbono no material, maior será 
a sua dureza. O diamante, por exemplo, é o material mais duro que se tem conhecimento, 
pois seu teor de carbono é de 99,9%. 
O material aço é o mais utilizados para estudos na ciência dos materiais, visto que 
é uma liga ferro-carbono que suporta diversos tratamentos térmicos como recozimento e 
revenimento, além de que, graças ao carbono, o aço consegue formar ligas com outros 
materiais, podendo modificar sua dureza e resistência. A numeração de um aço se dá a 
partir da liga seguida pelo teor de carbono, o aço SAE 1020 por exemplo, é uma liga de 
ferro e carbono, com teor de carbono de 0,2%. 
1.2 MÉTODOS DE ENSAIO DE DUREZA 
Os principais métodos, e os quais vão ser utilizados nessa prática, são o Rockwell 
e o Brinell. Para os dois ensaios será utilizado um penetrador que realiza a impressão na 
3 
 
peça, e a partir no diâmetro da esfera do penetrador, do diâmetro da impressão e da força 
que foi aplicada, se obtém o valor de dureza. No método Brinell, a dureza (HB) é dada 
pela fórmula: 
𝐻𝐵 =
𝐹
𝑆
=
2𝑃
(𝜋 × D(D − √𝐷2 − 𝑑2))
 
• F é a força aplicada; 
• S é a área da calota; 
• D é o diâmetro do penetrador; 
• d é o diâmetro da calota. 
No método Rockwell, a dureza (HRB) é medida de uma forma muito mais precisa 
que no método Brinell, onde é aplicado uma pré-carga ao objeto, que é uma carga inicial 
onde ele é submetia a fim de “acomodar” o penetrador, antes da penetração definitiva. A 
equação utilizada para obtenção de valores nesse método é dada por: 
𝐻𝑅𝐵 = 𝐸 − 𝑒 
• E é a constante dependente do ponteiro (130 para a esfera de aço, 100 para o cone de 
diamante); 
• e é o incremento permanente da profundidade de penetração. 
1.3 OBJETIVOS 
• Demonstrar diferentes durezas entre objetos (metais nesse caso), relembrando e 
utilizando conceitos já trabalhados em sala de aula; 
• Apresentar aos alunos os equipamentos do laboratório de materiais de construção 
mecânica; 
• Ensinar aos alunos como realizar cada tarefa, desde preparar o corpo de prova até a 
finalização das contas para obter os valores de dureza; 
4 
 
• Fazer o aluno entender de forma bem mais clara o conteúdo da aula teórica, podendo 
assim utilizar futuramente em sua formação como engenheiro em pequenos e grandes 
projetos. 
2 METODOLOGIA 
2.1 MATERIAIS 
• Corpo de Prova (CP) de aço hipoeutético recozido; 
• Torno de bancada; 
• Aço SAE 1010; 
• Aço SAE 1020; 
• Aço SAE 1045; 
• Aço SAE 1060; 
• Lixadeira mecânica; 
• Lixas 220, 320, 480 e 600; 
• Durômetro portátil digital TH-130, TIME; 
• Durômetro de medição Rockell, PANTEC; 
2.2 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Inicialmente houve uma conversa entre os alunos e monitores, tendo uma 
explicação teórica sobre dureza e ensaios de dureza, como também, a apresentação do 
laboratório e seus equipamentos. Logo depois, o experimento foi dividido em três etapas: 
preparação do corpo de prova, medição da dureza de materiais conhecidos e por fim 
medição da dureza do corpo de prova. 
A primeira etapa consistiu no lixamento do corpo de prova, para a remoção dos 
traços de ensaio de dureza realizados anteriormente no CP. Neste processo, utiliza-se uma 
lixadeira mecânica, que contém uma mangueira com o escoamento de água na superfície 
da lixa afim de evitar o aquecimento do CP, além disso, remove os resíduos deixados pelo 
lixamento através do fluxo de água. Outrossim, são utilizados quatro tipos de lixas, como 
mostra a figura 1, usando-se diferentes granulometrias, ocorrendo o lixamento da menos 
granulada até a mais granulada, sendo que as três primeiras se utilizam para remover 
maior parte da superfície e a última para acabamento do CP. Bem como, após a troca de 
lixa deve-se rotacionar a peça em 90° graus, com o objetivo de remover traços do último 
procedimento. 
5 
 
Finalizado o lixamento, foi usado o durômetro portátil para a tomada de dureza de 
quatro corpos de prova com teor de carbono já conhecidos. O durômetro portátil, é 
pequeno, como mostra na figura 2, o que ajudar a medir dureza em situações informais, 
pela fácil portabilidade. Assim, posicionou-se a 90° e verticalmente ao CP, realizando-se 
três medidas em cada CP (1010, 1020, 1045, 1060). 
Na última etapa, retomando a utilizar o CP anteriormente lixado, foi utilizado o 
durômetro de bancada, como mostra a figura 3. Assim, a peça foi posicionada na mesa 
de apoio, próximo a esfera de ferro, com uma distância mínima de duas vezes o 
diâmetro da impressão caso já tivesse sido submetido a outra penetração. Logo depois, 
eleva-se a mesa de apoio até encostar na esfera de aço, submetida a uma pré-carga de 10 
kgf. Ademais, deve-se puxar a alavanca lateral para receber outra carga, mas dessa vez 
com 100 kgf. Assim, obteve-se o valor da dureza e como anteriormente foi obtido três 
valores de dureza para o CP. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
Figura 1: Granulometrias das lixas.Fonte: Autor próprio (2022). 
 
Figura 2: Durômetro portátil. 
 
Fonte: Autor próprio (2022). 
 
 
7 
 
Figura 3: Durômetro de bancada. 
 
Fonte: Pedro Henrique Basso (2022). 
 
 
Figura 4: Aço SAE 1010. 
 
Fonte: Autor próprio (2022). 
 
8 
 
Figura 5: Aço SAE 1020. 
 
Fonte: Autor próprio (2022). 
 
 
 
 
Figura 6: Aço SAE 1045. 
 
Fonte: Autor Próprio (2022). 
9 
 
Figura 7: Aço SAE 1060. 
 
Fonte: Autor próprio (2022). 
 
 
 
Figura 8: Corpo de prova após o ensaio de Dureza Rockwell 
 
Fonte: Autor próprio (2022). 
 
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3 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Realizado os três ensaios de dureza Rockwell, obteve-se os valores de dureza do 
corpo de prova: 
Tabela 1: Tabela de valores de dureza do Durômetro de Bancada (HRB). 
Material Medida 1 
(HRB) 
Medida 2 
(HRB) 
Medida 3 
(HRB) 
Média (HRB) 
Corpo de Prova 70 68,8 70,2 69,7 
Fonte: Tabela Word de Olegini (2022). 
No procedimento que se utilizou o durômetro portátil, obteve-se os valores em 
HB, utilizando a interpolação, podemos converter para HRB: 
Tabela 2: Tabela de valores de dureza do Durômetro Portátil (HB). 
Material Medida 1 
(HB) 
Medida 2 
(HB) 
Medida 3 
(HB) 
Média 
(HB) 
Média 
(HRB) 
SAE 1010 110 110 108 109 64,4 
SAE 1020 112 127 128 126 72 
SAE 1045 176 179 176 177 88,9 
SAE 1060 209 208 211 209 95,1 
Fonte: Tabela Word de Olegini (2022). 
Sabendo do teor de carbono dos corpos de prova conhecidos, foram utilizados 
como parâmetro os dados já conhecidos, e assim foi levantado o gráfico Teor de carbono 
x Dureza Brinell, como mostra a imagem a seguir: 
Figura 9: Teor de Carbono x Dureza Brinell 
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Fonte: Próprio autor (2022). 
 
4 EQUAÇÕES 
É necessário aplicar as fórmulas disponibilizadas no Formulário do Ensaio de 
Dureza 1 para corrigir as medidas. Neste caso, após tentar aplicar as devidas correções 
aos valores, os resultados encontrados eram muito distantes dos originais. Logo, doi 
ignorado os valores e utilizados os obtidos pela medição. 
• Média: 
𝑋 =
𝑛1 + 𝑛2 + 𝑛3
3
 
• Desvio Padrão da Média: 
𝜎 = √
(𝑋 − 𝑥1)2 + (𝑋 − 𝑥2)2 + (𝑋 − 𝑥3)²
𝑁 − 1
 
• Incerteza associada à medição: 
𝜎𝐴 =
𝜎
√𝑛
 
• Incerteza associada ao equipamento: 
0
50
100
150
200
250
0 0,2 0,4 0,6 0,8
D
u
re
za
 B
ri
n
el
l
Teor de Carbono em %
Teor de Carbono x Dureza Brinell
12 
 
𝜎𝐵 =
𝐿𝑖
2
 
Onde Li é a medida mínima do equipamento. 
Li do durômetro portátil: 0,1. 
Li do durômetro de bancada: 1. 
• Incerteza Combinada: 
𝜎𝑒𝑥𝑝 = √(𝜎𝐴)2 + (𝜎𝐵)² 
• Incerteza de medição: 
𝜎𝑝 = 𝜎𝑒𝑥𝑝 ∙ 𝑡 
 Sendo que t é o fator de Student (1,32). 
Tabela 3: Incertezas nos Durâmetros Portátil e de Bancada. 
 Durômetro Portátil (HB) 
Durômetro de Bancada 
(HB) 
 CP1 CP2 CP3 CP4 CP1 
Medida 1 110 112 176 209 121,5 
Medida 2 110 127 179 208 118,7 
Medida 3 108 128 176 211 122 
Média 109 126 177 209 120,7 
Desvio Padrão 1,2 10,0 2,6 1,6 1,8 
Sigma A 0,7 5,8 1,5 0.9 1,0 
Sigma B 0,05 0,05 0,05 0,05 0,5 
Inc. 
Combinada 
0,7 5,8 1,5 0.9 1,1 
Incerteza 0,2 7,7 2,0 1,2 1,5 
 
 
Fonte: Autor próprio (2022). 
 
 
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5 CONCLUSÃO 
Foi introduzido o laboratório de metalografia para os alunos, com a demonstração 
e a utilização dos principais equipamentos presentes, a fim de trazer uma noção geral de 
seus funcionamentos. Foi observado que é possível obter a dureza de um material pelo 
ensaio de dureza, utilizando a interpolação em uma calculadora somada a uma tabela para 
conversão, transformando HB para HRB e vice-versa. O objetivo principal da prática foi 
atendido, visto que foi analisado o teor de carbono do corpo de prova. 
Ademais, foram relembrados os principais conceitos do assunto, e sua relação com 
as propriedades do carbono, sendo possível afirmar que os métodos da prática, desde o 
preparo do corpo de prova até os ensaios de dureza e a obtenção do teor de carbono, 
mostraram-se muito eficientes. Ainda assim, os dados extraídos do experimento em si 
foram bastante satisfatórios, confirmando a fundamentação teórica apresentada em sala 
de aula. 
6 REFERÊNCIAS 
ISO ALGUMA COISA, 2021, Metalografia dos produtos siderúrgicos comuns, Colpaert, 
Hubertus and da Costa, André Luiz V and others, 2008, Editora Blucher. 
SMITH, WF; HASHEMI, J. Fundamentos de Engenharia e Ciência dos Materiais. Grupo 
A, 2012. 9788580551150. Disponível em: 
https://app.minhabiblioteca.com.br/#/books/9788580551150/. Acesso em: 19 de outubro 
de 2022. 
GONÇALVES, Eduardo. Enasaios de dureza: qual o mais indicado para cada material, 
CCDM, 2020, Disponível: http://www.ccdm.ufscar.br/2020/05/20/ensaios-de-dureza-
qual-o-mais-i, ndicado-para-cada material, Acesso em: 19 de outubro de 2022.