Cien. Mat Propriedades (compressão)a

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INTRODUÇÃO À 
CIÊNCIA DOS MATERIAIS 
Belo Horizonte 
2016 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
 
 Indicado para avaliar a resistência à compressão do 
material. 
 
 Ensaio pouco utilizado em materiais dúcteis, sendo mais 
realizado em materiais frágeis. 
 
 É importante para materiais frágeis, como: concreto, 
madeira, ferro fundido, molas, etc. 
 
 Não é recomendado para metais, pois os valores obtidos 
são de difícil verificação, podendo levar ao erro. 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
 Os corpos de prova são 
submetidos a uma força axial para 
dentro, distribuída de modo 
uniforme em toda a seção 
transversal do corpo de prova. 
 
 Resposta do ensaio: 
deformação linear obtida pela 
medida da distância entre as 
placas que comprimem o corpo 
de prova versus a carga de 
compressão. 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
Comportamento típico da curva tensão-
deformação do ensaio de compressão. 
 Deformação elástica: 
 Deformação plástica: 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
 
 
E = Módulo de elasticidade (MPa) 
σ = Tensão (Pa, MPa) 
 ε = Deformação (adimensional) 
 ε = Deformação (adimensional) 
Lo= Comprimento inicial 
Lf = Comprimento final 
 
 
σ = Tensão (Pa, Mpa, Kgf/mm2, Kgf/cm2, N/mm2) 
F = Força (N, Kgf) 
A = Área da seção do corpo (mm2, cm2) 
 
Nos materiais dúcteis a compressão vai provocando uma 
deformação lateral apreciável. Essa deformação lateral prossegue 
com o ensaio até o corpo de prova se transformar num disco, sem 
que ocorra a ruptura. 
É por isso que o ensaio de compressão de materiais dúcteis 
fornece apenas as propriedades mecânicas referentes à zona 
elástica (limite elástico, limite de escoamento e módulo de 
elasticidade). 
ENSAIO DE COMPRESSÃO 
LIMITAÇÕES DO ENSAIO DE 
COMPRESSÃO 
 
 
 Flambagem (encurvamento do corpo-de-
prova): Ocorre pela instabilidade na compressão 
do metal dúctil. Para evitar deve-se limitar o 
comprimento dos corpos de prova 3 a 8 vezes o 
valor de seu diâmetro. Utiliza-se perfeito 
paralelismo entre as placas do equipamento. 
 
 
 Atrito: A deformação lateral do 
corpo-de-prova é barrada pelo atrito 
entre as superfícies do corpo-de-prova 
e da máquina. Utiliza-se parafina ou 
graxa nas faces do corpo-de-prova. 
 
 
ENSAIO DE IMPACTO 
ENSAIO DE IMPACTO 
 É um ensaio dinâmico, isto é, a energia de impacto é 
transferida de forma instantânea ao corpo-de-prova. É 
empregado para avaliar a tenacidade do material em 
condições específicas. 
 
Os dois tipos são: Charpy e Izod. 
 Diferença entre os dois é a 
posição do golpe no entalhe 
do corpo-de-prova. 
Izod é engastado Charpy 
CORPO DE PROVA PARA O ENSAIO DE 
IMPACTO 
 O corpo-de-prova segue 
especificações de normas. 
 
Um entalhe no ensaio Charpy 
é feito no meio do corpo de 
prova para facilitar a fratura. 
Existem 3 tipos de entalhes 
praticados: 
 No ensaio Izod o entalhe não é centralizado. 
ENSAIO DE IMPACTO 
 O pêndulo é liberado de uma 
posição elevada (h). 
 
Corpo de prova posicionado na 
base (entalhe é um concentrador de 
tensões). 
 
 A aresta atinge o corpo-de-prova 
que é fraturado no entalhe. 
 
 O pêndulo balança até uma altura 
máxima (h’). 
Martelo pendular 
ENSAIO DE IMPACTO 
A diferença entre a altura hi e hf está correlacionada com a perda da 
energia do martelo gasta para romper o corpo de prova. A unidade de 
medida é o joule (j) . 
FRATURA FRÁGIL E DÚCTEIS 
As fraturas frágeis caracterizam-se pelo aspecto cristalino 
e as fraturas dúcteis apresentam aparência fibrosa. 
Fratura dúctil 
(aparência fibros) 
Fratura frágil 
(cristalino) 
 O resultado do ensaio serve para comparar entre si materiais 
ensaiados nas mesmas condições; 
Fatores que influenciam o comportamento frágil dos 
materiais dúcteis 
 Velocidade de aplicação da carga suficientemente alta; 
 
 
 
 Trinca ou entalhe no material; 
 
 Temperatura de uso do 
material suficientemente baixa. 
 
ENSAIO DE DUREZA 
 
 Para a engenharia, dureza é a resistência do material à 
deformação plástica localizada. 
 
ENSAIO DE DUREZA 
 Quanto maior o limite de resistência 
de um material metálico, maior a sua 
dureza. 
O ensaio de dureza: 
Aplica-se uma carga Q através de um 
penetrador e mede-se o tamanho da 
marca de deformação deixada pelo 
mesmo (impressão de dureza). 
 
 
 Materiais mais duros são mais resistentes a 
deformação plástica e deixam uma impressão menor. 
ENSAIO DE DUREZA 
A dureza do penetrador deve ser maior 
do que a da amostra a ser ensaiada. 
 No caso dos materiais metálicos, os métodos mais utilizados 
são os ensaios de dureza por penetração. 
ENSAIO DE DUREZA 
Brinell 
Vickers 
Knoop 
 
Rockwell 
Tipos de ensaios de dureza, destacando as características de penetração. 
a) Dureza Brinell –HB (Hardness Brinell-1900) 
 Penetrador: esfera de aço temperado; 
 É muito utilizada em metais de elevada a média ductilidade. 
 
 
 
 
 
ENSAIO DE DUREZA 
 
 
 Uma carga (até 3000Kgf) é aplicada 
através da esfera e mede-se a impressão 
esférica. Pelo diâmetro da impressão é 
possível determinar o valor de HB. 
 Impressão = quanto mais dúctil o 
material maior a impressão. 
 Carga aplicada (F) e a 
área (A) da calota esférica 
impressa no material 
ensaiado. 
P = carga aplicada em Kgf 
D = diâmetro da esfera em mm 
d = diâmetro da impressão 
h= altura 
 
 
DUREZA BRINELL 
ENSAIO DE DUREZA 
DUREZA BRINELL 
 Exemplo: Para 
encontrar o valor de HB 
deve procurar na primeira 
coluna da tabela a linha 
correspondente ao valor 
do diâmetro da impressão 
3,55 mm. Este valor está 
associado à dureza HB 
293, que aparece na 
mesma linha, na segunda 
coluna. 
Através de uma tabela é 
possível determinar a 
dureza HB. 
DUREZA BRINELL 
Limitações 
 Não pode ser empregado em peças 
muito finas na norma brasileira, a 
espessura mínima do material ensaiado 
deve ser 17 vezes a profundidade da 
calota; 
 
 
 Não é aplicável em materiais muito duros (ex.: aço duro 
temperado), mais duros à dureza das esferas penetradoras 
(deformariam durante a aplicação da carga). 
 
 É o processo mais utilizado no mundo inteiro. 
 Devido à rapidez e à facilidade de execução, isenção de erros 
humanos, facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas 
e pelo pequeno tamanho da impressão. 
 Vantagens em relação ao ensaio Brinell: permite avaliar a 
dureza de metais diversos, desde os mais moles até os mais 
duros. 
 Um material ensaiado numa escala só pode ser comparado a 
outro material ensaiado na mesma escala. 
Dureza Rockwell – HR (1922) 
 
 
 Dureza Rockwell Normal: utiliza-se uma pré-carga de 10 kgf e 
a carga maior pode ser de 60, 100 ou 150 kgf. 
 Dureza Rockwell superficial: a pré-carga é de 3 kgf e a carga 
maior pode ser de 15, 30 ou 45 kgf. 
Dureza Rockwell – HR 
 
 As escalas de dureza Rockwell foram 
determinadas em função do tipo de penetrador e do 
valor da carga maior. 
  Penetrador: bola de aço esférico (temperado) 
ou cone de diamante . 
Carga: É aplicada uma 
pré-carga (10 kgf) para 
garantir um contato firme 
entre o penetrador e o 
material ensaiado depois a 
carga (60, 100, 150Kgf ) do 
ensaio. 
 Penetrador: bola de aço 
esférico (temperado) ou cone 
de diamante . 
 
Dureza Rockwell – HR (1922) 
 
A leitura do grau de 
dureza é feita diretamentenum mostrador acoplado 
à máquina de ensaio. 
 A escala é 
predeterminada e deve 
ser adequada à faixa de 
dureza do material. 
LEITURA DE DUREZA HR 
Penetrador cônico de diamante 
Penetrador esférico 
Dureza Rockwell – HR (1922) 
 O ensaio é baseado na profundidade de penetração subtraída 
da recuperação elástica. 
Dureza Rockwell-HR 
 Escalas mais utilizadas 
nos processos industriais. 
Representação da dureza 
Rockwell 
Interpretação do resultado 
64HRC: 
-64: valor de dureza obtida no 
ensaio; 
- HR: indica que é dureza 
Rockwell; 
- letra C, indica qual a escala 
empregada. 
ENSAIO DE DUREZA VICKERS – HV 
Características: 
 
 
 
• Possibilita medir qualquer valor de dureza, incluindo desde 
os materiais mais duros até os mais moles. 
• A área da impressão é proporcional à força aplicada. 
MÉTODO VICKERS (1925) 
• Utiliza um penetrador de diamante, o que 
torna o ensaio aplicável a todos os tipos 
de materiais; 
Penetrador: pirâmide de diamante com base quadrada. 
 Forças aplicáveis: De 1 até 120kgf em macrodurezas 
• De 10 a 1000g em microdurezas 
ENSAIO DE DUREZA VICKERS – HV 
F = carga aplicada (Kgf) 
d = diagonal da impressão (mm) 
 
 
 
Em Kgf/mm2 
ENSAIO DE DUREZA VICKERS – HV 
ENSAIO DE DUREZA KNOOP – HK 
Microdureza 
Penetrador de pirâmide alongada de 
diamante; 
Materiais frágeis, vidro e camadas finas; 
Preparação cuidadosa da amostra; 
Recomendado o polimento da amostra.