Guia Dureza

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Departamento de Engenharia Mecânica 
Área Científica de Mecânica dos Meios Sólidos 
MG, MJC, CP, AS 1 
 
Materiais 
 
ENSAIO DE DUREZA 
 
1. Introdução 
A dureza de um material é uma propriedade mecânica que mede a resistência à deformação 
plástica (permanente). A dureza constitui uma manifestação do efeito combinado de várias 
propriedades mecânicas, como sejam o ponto de cedência, resistência à tração, ductilidade, 
características de encruamento e características de desgaste1. Esta propriedade pode ser 
determinada através de três tipos distintos de ensaio: penetração, ressalto e risco1,2. O ensaio de 
dureza por penetração é o mais utilizado para caracterização de materiais. Consiste no 
carregamento da amostra em estudo por um penetrador, perpendicularmente à superfície, durante 
um intervalo de tempo padrão. Depois de retirado o penetrador, é calculado um número de 
dureza empírico a partir da área da secção recta ou da profundidade da impressão. 
 
Os ensaios de dureza por penetração são classificados de acordo com o tipo de penetrador 
utilizado, sendo os mais comuns os ensaios Vickers e Rockwell. O número de dureza obtido a 
partir de cada um deles depende do material e geometria do penetrador e da força aplicada, sendo 
tanto mais elevado quanto menor a penetração sofrida e, portanto, quanto maior a dureza do 
material. 
 
1.1. Ensaio de Dureza Rockwell 
As condições de realização do ensaio de dureza Rockwell de materiais metálicos encontram-se 
descritas na Norma NP 1413, existindo dois tipos de penetradores normalizados: cone de 
diamante com ângulo de abertura de 120º ou esfera polida de aço temperado com diâmetro de 
1,5875mm ou 3,175mm. Uma vez que são possíveis várias combinações geometria do 
penetrador/força aplicada, dependendo a escolha das propriedades do material a analisar, o 
número de dureza Rockwell (HR) deve ser seguido da letra correspondente à escala utilizada. 
 
No ensaio Rockwell o provete é submetido a uma pré-carga de 10kgf, seguida de uma segunda 
carga de 50, 90 ou 140 kgf. A aplicação da pré-carga visa garantir uma justaposição perfeita do 
penetrador à superfície a ensaiar, eliminando o efeito da rugosidade e de defeitos superficiais3. A 
aplicação da segunda carga (carga complementar) provoca um acréscimo da profundidade de 
penetração. Esta profundidade não pode ser considerada como uma indicação da dureza do 
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material uma vez que, além de deformação plástica, inclui deformação elástica1. Assim, numa 
terceira etapa do ensaio, a carga complementar é retirada mantendo-se a pré-carga, o que permite 
a recuperação elástica do material. O valor lido no mostrador do equipamento corresponde 
directamente ao número de dureza Rockwell do material e é calculado a partir do acréscimo 
remanescente da profundidade da penetração (e). A relação entre o número de dureza 
Rockwell e a profundidade de penetração e depende do tipo da escala de dureza utilizada (Tab. I). 
 
 
Tabela I. Relação entre o número de dureza Rockwell e a 
profundidade de penetração (e)3. 
 
Escala de dureza Rockwell 
 
Número de dureza Rockwell 
 
A, C, D 
 
100-e 
 
B, E, F, G, K 
 
130-e 
 
 
 
Na Tabela II apresentam-se as diferentes escalas Rockwell, tipo de penetrador e carga 
correspondente e respectivas aplicações. 
 
Tabela II. Escalas de dureza Rockwell, forças correspondentes e campo 
de aplicação (adaptado2,3,4). A pré-carga é de 10kgf em todas as escalas. 
 
 
Escala 
 
Penetrador 
 
Carga 
complementar (kgf) 
 
Carga total 
(kgf) 
 
 
Campo de aplicação 
 
A 
 
Cone de 
diamante 
 
50 
 
60 
 
Carbonetos, aço de cementação superficial 
(20 a 88 HRA) 
 
B 
 
Esfera de aço 
1,5875mm 
 
90 
 
100 
 
Ligas de cobre, aço macio, ligas de alumínio, ferro 
fundido maleável (20 a 100 HRB) 
 
C 
 
Cone de 
diamante 
 
140 
 
150 
 
Aço, ferro fundido branco, titânio 
(20 a 70 HRC) 
 
D 
 
Cone de 
diamante 
 
90 
 
100 
 
Aço de cementação profunda 
(40 a 77 HRD) 
 
E 
 
Esfera de aço 3, 
175mm 
 
90 
 
100 
 
Ferro fundido, ligas de alumínio e de magnésio 
(70 a 100 HRE) 
 
F 
 
Esfera de aço 
1,5875mm 
 
50 
 
60 
 
Ligas de cobre recozidas, metais macios em 
chapa (60 a 100 HRF) 
 
G 
 
Esfera de aço 
1,5875mm 
 
140 
 
150 
 
Bronzes, ferro fundido maleável, ligas de cobre-
zinco-níquel e cobre-níquel (30 a 94 HRG) 
 
H 
 
Esfera de aço 3, 
175mm 
 
50 
 
60 
 
Alumínio, chumbo, zinco 
(80 a 100 HRH) 
 
K 
 
Esfera de aço 3, 
175mm 
 
140 
 
140 
 
Metais macios, de modo geral 
(40 a 100 HRK) 
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1.2. Ensaio de Dureza Vickers 
 
As condições de realização do ensaio de dureza Vickers de materiais metálicos encontram-se 
descritas na Norma NP 711-15. O penetrador utilizado é uma pirâmide de diamante com base 
quadrada, com ângulo de 136º entre faces opostas (Figura 1). O número de dureza Vickers (HV) é 
proporcional ao quociente entre a força aplicada e a área superficial da impressão (calculada a 
partir do comprimento das diagonais da penetração): 
 
 
onde F é a força aplicada [N] e d o comprimento médio das diagonais de impressão [mm]. É de 
referir que o comprimento das diagonais de impressão é medido através de um microscópio 
acoplado à máquina de dureza. A força aplicada pode variar entre 10N e 1000N. Obviamente, uma 
comparação de valores de dureza Vickers só é rigorosa se tiverem sido obtidos com forças de 
ensaio idênticas. 
 
(a) (b) 
Fig.1. Ensaio de dureza Vickers5. (a) Geometria do penetrador α=136º. (b) Impressão 
da penetração (d1 e d2: diagonais de impressão). 
 
A dureza de um metal depende da facilidade com que se deforma plasticamente, pelo que pode 
ser relacionada com a sua resistência mecânica. No entanto, uma vez que os ensaios de dureza 
não se baseiam todos no mesmo tipo de medida e não medem uma propriedade bem definida do 
material, não existe uma relação de conversão universal de durezas. Ou seja, as conversões 
dureza-dureza e dureza-resistência mecânica existentes são determinadas empiricamente para 
cada material. 
 
22
1891,0)2/136(2
d
F
d
FsenHV ==
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2. Procedimento Experimental 
 
2.1. Objectivo 
Compreensão do conceito de dureza de um metal e sua relação com a resistência mecânica do 
material. Manipulação de durómetros para determinação da dureza Rockwell B e Vickers do aço. 
 
2.2. Material e Equipamento 
 
- Amostra do aço 
- Durómetro EMCO M4U-025. 
- Durómetro OFFICINE GALILEO. 
~ 
2.3. Método Experimental 
 
A superfície da amostra deve ser cuidadosamente limpa com acetona. A execução experimental 
deverá ser feita de acordo com as instruções de utilização de cada um dos durómetros. Efectue 5 
ensaios segundo cada um dos métodos em estudo. Na realização de ensaios Rockwell, a força de 
ensaio deve ser mantida durante 10 a 15 segundos. A velocidade de aplicação da carga deve 
semelhante em todos os ensaios. A obtenção de resultados reprodutíveis implica ainda a 
observação dos seguintes cuidados: 
 
- A superfície da amostra a ensaiar deve ser lisa, plana e perpendicular ao penetrador. 
- A superfície da amostra deve encontrar-se secae isenta de partículas estranhas, 
óxidos e lubrificantes. 
- O equipamento deve encontrar-se protegido contra choques e vibrações. 
- O penetrador e a superfície de suporte devem estar limpos e bem apoiados. 
- A espessura da amostra deve ser pelo menos 10 vezes superior à profundidade de 
penetração, de modo a não serem produzidas marcas no reverso da amostra. 
- O espaçamento entre cada impressão deve ser 3 a 5 vezes o diâmetro da penetração. 
 
 
 
 
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3. Questionário 
1. Defina o conceito de dureza de um material. 
2. Qual lhe parece ser a vantagem de avaliar a resistência mecânica de uma peça metálica 
através de ensaio de dureza em lugar de ensaio de tração? 
3. Compare os ensaios de dureza Vickers e Rockwell quanto às suas vantagens e 
desvantagens. 
4. Qual a finalidade da aplicação de uma pré-carga no ensaio Rockwell? 
5. Calcule o valor médio e o desvio-padrão da dureza medida. 
6. Compare os valores de dureza obtidos através de cada um dos métodos. (Utilize a tabela 
do equipamento para converter os números de dureza Vickers em HRB). 
7. O fabricantea indica para o aço macio o valor de dureza de 98 HRB. Compare este valor 
com o valor médio obtido. Justifique possíveis discordâncias. 
 
 
4. Bibliografia 
1. EL WALIL, S. – Materials Science and Engineering Lab Manual. Boston: PWS Publishing 
Company, 1994. 
2. LIMA, A. V., CASTRO, A. G. – Ensaios e propriedades dos materiais. In Ciência e 
Tecnologia dos Materiais. Gondomar: Universidade de Trás-os-Montes e alto Douro, 1988. 
3. Norma Portuguesa NP 141 – Materiais Metálicos. Ensaios de dureza. Ensaio Rockwell 
(escalas A-B-C-D-E-F-G-H-K). Lisboa: IPQ, 1990. 
4. AVNER, S. – Introduction to Physical Metallurgy, 2nd ed. Auckland: McGraw-Hill, 1974. 
5. Norma Portuguesa NP 711-1 – Materiais Metálicos. Ensaios de dureza. Ensaio Vickers. 
Parte 1: HV5 a HV100. Lisboa: IPQ, 1990. 
 
 
a F. RAMADA, Aços e Indústrias, S. A.