Henrique Ensaios de Dureza

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ENSAIOS MECÂNICOS 
(ME119)
Turma MM – Armando 
Shinohara
Trabalho sobre Ensaios de Dureza (Hardness Test)
 
Aluno: Henrique Chaves Brito Coelho
Curso: Engenharia Mecânica
Data de Entrega: 02/06/2014
Recife, 28 de maio de 2014
1. Dureza.
Antes de se proceder ao estudo dos ensaios de dureza, é de bom grado conceituar e entender 
o conceito de dureza: é uma das propriedades de um material sólido; ela se refere à capacidade de 
resistência à deformação plástica (em geral, essa deformação é uma penetração). Quando se faz 
referência à dureza de um determinado material, sabe-se que ele não pode estar nos estados líquido 
ou sólido; além disso, o foco do estudo das deformações desse material será a parte irreversível 
(plástica) – não a parte reversível (elástica).
A magnitude do termo que defina a dureza de um material expressará sua resistência a 
deformações permanentes. Tal capacidade de resistir a cargas externas que busquem uma 
penetração na superfície da peça é resultado das forças de ligação interatômicas.
Vale destacar que “dureza”, textualmente, também pode se referir a outros tipos de 
resistência, como flexão, risco, abrasão ou corte. “Abrasão” nada mais é do que perda de material 
devido ao atrito com partículas rígidas; já “corte” pode ser considerado um caso crítico de abrasão, 
no qual a dureza das partículas abrasivas é tão grande em relação ao material cortado que o sulco 
criado é proporcionalmente fino e bem definido.
Já ficou claro que o simples termo não define claramente o que se está estudando. “Dureza” 
pode ter diversos significados, a depender do profissional que o aplica: na metalurgia, refere-se 
simplesmente à resistência à deformação plástica permanente; na Engenharia Mecânica, representa 
a resistência à penetração por um material duro; na área de projetos, é considerada como base de 
medida para tratamentos térmicos e desgastes de materiais; para a Usinagem, atua como 
contraposição ao corte do metal; na Mineralogia, capacidade de não riscamento.
As durezas por penetração e por choque merecem especial atenção, devido a suas 
importâncias nas áreas de Metalurgia e Mecânica., sendo a primeira ainda mais importante e 
difundida. Esse tipo especial de dureza se divide em vários subtipos, de acordo com o cientista que 
o desenvolveu e o foco da área a qual pertença: Rockwell, Brinell, Vickers, Knoop, Meyer e Shore.
Também é válido destacar que, por ser a dureza uma característica derivada tanto da 
estrutura interna do material como de sua composição química, existem diversos fatores os quais 
são capazes de influenciar nessa propriedade, como soluções sólidas, elementos de liga, tamanho de 
grão, direções cristalográficas e trabalho a frio.
A figura abaixo mostra o papel riscando o grafite. A estrutura da celulose mais a base (mesa 
ou prancheta, por exemplo) é mais dura do que o grafite, o qual é desgastado.
 Figura 1: o papel risca o grafite, não o contrário
2. Ensaio de Dureza.
 Figura 2: ensaio de dureza da empresa Dicetti
O objetivo do ensaio de dureza é medir a resistência oferecida pelo material em estudo à 
penetração de um objeto - padronizado e bem escolhido, de acordo com a norma vigente - em sua 
superfície. Ao penetrador, é imposta uma carga externa; dependendo da magnitude dessa força, 
pode-se ter uma micropenetração ou uma macropenetração.
Consiste na impressão de uma pequena marca (endentação), feita na superfície da peça 
através da aplicação de pressão com uma ponta dura e afiada (endentador). A medida da dureza do 
material ensaiado é representada como função das características da marca de impressão e da carga 
externa aplicada em cada tipo de ensaio de dureza realizado.
 Figura 3: diversos tipos de endentadores, de esféricos a cônicos
A importância deste ensaio é imensa na indústria de componentes mecânicos, tratamentos 
superficiais, vidros e laminados, pois que fornece dados quantitativos das características de 
resistência à deformação permanente nas peças com as quais essa indústria trabalha. Sua aplicação 
dentro do processo de manufatura é principalmente o controle de qualidade de entrada das 
especificações da matéria-prima transformada em componentes.
Como mencionado anteriormente, a dureza dessas matérias-primas é uma função complexa, 
dependente de vários processos, dentro os quais tratamentos termoquímicos, térmicos, etc. Ao se 
aplicar o ensaio de dureza, portanto, tem-se vários objetivos práticos: conhecer a resistência ao 
desgaste (temporal, de atrito, etc); conhecer qualitativamente (aproximadamente) a resistência 
mecânica à tração, principalmente através do uso de tabelas de correlação; controlar a qualidade de 
tratamentos térmicos utilizados; segurar os padrões de qualidade em processos de conformação 
plástica.
A questão da medição mostra-se determinante, pois a dureza não é uma propriedade 
intrínseca, íntima de cada material. Não é passível de definição precisa derivada das unidades 
fundamentais do Sistema Internacional de Medidas (SI), como massa, comprimento e tempo. 
Assim, quando determinada propriedade de dureza é definida, deve-se ter em mente que ela nada 
mais é do que o resultado de uma série complexa e regulada de procedimentos específicos de 
medição.
Esse destaque pode ser exemplificado nos casos dos materiais metálicos, principais focos de 
estudo dos ensaios de dureza, a qual pode ser bastante alterada por tratamentos térmicos especiais, 
adição de solutos, trabalho mecânico a frio (encruamento), tratamentos térmicos específicos, etc. 
Mas esses fenômenos citados não operam apenas alterando a dureza do material; podem, outrossim, 
modificar diversas propriedades, inclusive superficiais, como aspereza. No aço temperado, por 
exemplo, percebe-se um aumento da dureza; no aço encruado, um aumento maior ainda, assim 
como no caso de aumento da porcentagem do elemento químico carbono na composição química do 
material. Daí a escolha das ferramentas e dos parâmetros de medição ser tão relevante.
Figura 4: Esboço de tensão x deformação de aço encruado e aço recozido
Entre as principais vantagens do ensaio estão: rapidez e simplicidade de execução; baixo 
custo relativo dos equipamentos envolvidos no processo; considerável liberdade para definição do 
significado utilizado de “dureza”.
Vale observar que no caso de materiais mais “moles”, portanto menos resistentes a 
deformações plásticas, tais quais borrachas, plásticos, graxas, a dureza pode ser determinada através 
de choques, de modo que um instrumento impacta sobre a superfície do material. Parte da energia 
do choque será utilizada para a medição da dureza. Como o real foco dos ensaios de dureza são os 
materiais metálicos, este caso é pouco comum.
Existem três principais métodos de medição: Risco (Escala de Dureza de Mohs, a qual será 
explicada adiante), Ressalto (Método Shore) e Penetração (métodos Brinell, Vickers, Rockwell, 
etc). Os mais utilizados são o Rockwell (normal e superficial), o Brinell, o Vickers, o de 
microdureza (Knoop e Vickers), o Mohs e o Escleroscópio (Escala Shore ou Durômetro).
3. Endentação e Riscamento.
Endentação é o ato ou efeito de endentar, ou seja, criar dentes – causar um entrosamento, um 
engrenamento. Os metalurgistas chamam de endentação ou indentação a marca (dente) feito pelo 
penetrador do durômetro na peça em que se ensaia a dureza. O dente formado é uma cavidade de 
pequena profundidade na superfície; é essa a chave para entendimento da essência do caso. A 
dureza por indentação é aquela com maior interesse para a Engenharia, principalmente a Mecânica. 
É importante ressaltar que os ensaios deendentação requerem a superfície polida, limpa e livre de 
óxidos, de modo que a medição da forma seja mais próxima da real e não haja reações químicas 
entra o penetrador e a superfície de interesse.
É necessário levar em conta as fontes de erros nas medidas de dureza de impressão na 
endentação, principalmente no ensaio Brinell. Na figura abaixo, vemos dois casos: (a) o material 
metálico foi encruado, mas sua capacidade de encruamento é baixa – logo o erro ilustrado ocorre e a 
distância medida é incorreta e maior do que a real; (b) um material metálico com elevada taxa de 
encruamento foi recozido e o contraste entre a característica de facilidade à deformação a frio e o 
tratamento térmico aplicado causam as depressões mostradas. Uma boa saída é, antes da indentação 
cobrir a esfera com líquidos marcadores.
Figura 5: cortes de indentações em ensaios Brinell
No caso do Ensaio Vickers, também pode haver propagações de erros quando da medição, a 
depender das características do material ensaiado, como mostram os desenhos abaixo: 
Figura 6: indentações Vickers: (a) perfeita; (b) metais recozidos; (c) metais encruados
Um dos ensaios de dureza mais populares é o ensaio Rockwell, devido a suas rapidez, 
imunidade a erros pessoais, capacidade de distinção de pequenas diferenças de durezas e o pequeno 
tamanho da indentação, de modo que peças podem ser ensaiadas sem dano. Assim, fica claro que a 
endentação, por ser menor em magnitude, exige maior cuidado na medição.
Figura 7: máquina de ensaio Rockwell
Já o termo “riscamento” se refere a um desgaste de menor magnitude, uma transição de 
desgaste de deslizamento para desgaste por abrasão. Assim, pode-se considerar que um ensaio por 
riscamento é menos invasivo do que um ensaio por indentação.
Um riscamento é feito através de um riscador: o riscador é uma haste de aço, de ponta 
aguda, endurecida pela têmpera. Deslizando-o, com ligeira pressão, sobre uma superfície de 
material mais macio, será riscado ou traçada uma linha (sulco). Se usado com a régua ou o 
esquadro, o riscador traça retas. Quanto mais dura e aguda for a ponta de traçar, com maior clareza 
sairão os traços.
As pontas se desgastam rapidamente com o resultado das repetidas operações de afiar. A 
parte média do corpo ou da haste, para maior comodidade, é recartilhada. Um dos extremos da 
ponta está dobrada em ângulo reto. Com esse extremo marcam-se traços nos locais difíceis como: 
furos, ranhuras de grande profundidade etc. A ponta do riscador deve ser sempre afiada na forma 
cônica.
Figura 8: riscadores de metais simples
Bibliografia
Livros: 
– Wear of Engineering Materials
– Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos
– Ciência e Engenharia de Materiais
Sites: 
– http://www.fat.uerj.br/intranet/disciplinas/Ensaio%20de%20Materiais/EM05.pdf ;
– https://www.google.com.br/url?
sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=11&cad=rja&uact=8&ved=0CEUQFjAAOAo&
url=http%3A%2F%2Fwww.teses.usp.br%2Fteses%2Fdisponiveis%2F3%2F3132%2Ftde-
08052007-165239%2Fpublico
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Wywt4w&bvm=bv.67720277,d.cWc;
Figuras: 
(1) http://concursoredacao.files.wordpress.com/2011/08/lapis.jpg 
(2) http://www.dicetti.com.br/Imagens/laboratorio/Fotos/8_GD.jpg 
(3) http://successworking.com.br/produtos/penetradores/02.png 
(4) http://s3.amazonaws.com/magoo/ABAAABDd8AI-2.png 
(5) http://www.fat.uerj.br/intranet/disciplinas/Ensaio%20de%20Materiais/EM05.pdf 
(6) http://www.fat.uerj.br/intranet/disciplinas/Ensaio%20de%20Materiais/EM05.pdf 
(7) http://www.panambrazwick.com.br/Fotos/Produtos/4eee90321d9aabe752f6acd30aaac36b.jp
g
(8) http://www.tarumaferramentas.com.br/Fotos/RiscadorChapa_003.jpg