Ensaio-de-dureza

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Ensaios de Dureza
Disciplina: Ensaios dos Materiais
Professores: Dr. Cleber Santiago Alves
Marcelo José Alba
Introdução
• A palavra dureza pode ter vários significados:
– Na Metalurgia considera-se dureza como a resistência à 
deformação plástica permanente;
– Na Mecânica é a resistência à penetração de um material 
duro no outro.
– A dureza define-se como sendo a resistência que um 
material oferece a sofrer uma deformação plástica na sua 
superfície.
Introdução
Interesse do conhecimento da dureza:
1.Conhecimento da resistência ao desgaste;
2.Conhecimento aproximado da resistência mecânica 
através do uso de tabelas de correlação;
3.Controle de qualidade de tratamentos térmicos;
4.Controle de qualidade em processos de conformação 
plástica e em processos de ligação.
Introdução
1 –Vantagens:
– Rapidez de execução;
– Baixo custo dos equipamentos envolvidos.
2 –Métodos de medição:
– Risco (escala de dureza de MOHS);
– Ressalto (método SHORE);
– Penetração (BRINNEL, VICKERS, ROCKWELL).
Introdução
Dureza Mohs
Dureza por Rebote – Shore
Definição:
É uma medida da capacidade que o material 
apresenta em absorver a energia cinética de um 
corpo que se choca com a superfície.
Domínio de aplicação:
• Cobre toda a gama de dureza dos metais;
Limitações:
• Deve ser executado com o tubo perfeitamente 
vertical;
• Muito sensível ao acabamento superficial;
• Medições em peças pouco espessas são 
sensíveis ao tipo de apoio;
• Peças pouco espessas ou de baixa rigidez 
podem entrar em vibração com o impacto.
Dureza por Penetração
Cuidados importantes:
•Perpendicularidade entre a força e a superfície da peça;
•Aplicação lenta da carga;
•Preparação correta da superfície;
•Tempo de espera após aplicação da carga antes da descarga (fenômeno de fluência 
transitória).
Dureza por Penetração - Brinell
MÉTODO BRINELL (ANO 1900)
• Penetrador esférico – esfera de aço, CW
A geometria do penetrador só garante 
proporcionalidade entre os incrementos de 
carga e os incrementos de área da calota. 
Verifica-se que é válida a relação (fator de 
carga): 
(1900, J. A. Brinell). Existe uma relação entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de
resistência à tração.
“Consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço
temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana,
polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F,
durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de
diâmetro d.
P = prof. de impressão (da colota)
A dureza Brinell (HB) é a relação entre a carga aplicada (F) e a área da calota esférica impressa
nomaterial ensaiado (Ac).
Ac = pi.D. p
Muito pequeno, difícil medição
Dureza por Penetração - Brinell
Dureza por Penetraçã - Brinell
EXEMPLO: Uma amostra foi submetida a um ensaio de dureza Brinell no qual se usou uma 
esfera de 2,5 mm de diâmetro e aplicou-se uma carga de 187,5 kgf. As medidas dos 
diâmetros de impressão foram de 1 mm. Qual a dureza do material ensaiado?
Os cálculos anteriores são dispensáveis, se você dispuser de uma tabela apropriada.
Dureza por Penetração - Brinell
Vantagens:
•Econômico;
•Baixo tempo de preparação das superfícies;
•Único possível para materiais pouco 
homogêneos.
Desvantagens:
•Não linearidade carga -impressão
•Dureza máxima admissível baixa.
Apresentação do resultado da medição:
Ensaio em outras condições: 120 HB /5/250/30
dureza Brinell de 120 HB; o diâmetro da esfera de 5 mm; a carga aplicada de 250 kgf
e duração do ensaio de 30 segundos
O número de dureza Brinell deve ser seguido pelo símbolo HB, sem qualquer sufixo,
sempre que se tratar do ensaio padronizado, com aplicação da carga durante 15
segundos. Exemplo 90 HB.
Dureza por Penetração - Brinell
Correlação entre a dureza Brinell e o limite de resistência à tração
Distâncias mínimas
Dureza por Penetração - Brinell
O ensaio padronizado, proposto por Brinell, é realizado com carga de 3.000 kgf e esfera de 10
mm de diâmetro, de aço temperado. Porém, usando cargas e esferas diferentes, é possível
chegar ao mesmo valor de dureza, desde que se observem algumas condições:
F (CARGA) → 0,25.D < d < 0,5.D , ideal d = 0,375.D
Para obter o diâmetro de impressão dentro do intervalo anterior, deve-se manter constante a
relação entre a carga (F) e o diâmetro ao quadrado da esfera do penetrador (D2), ou seja, a
relação
Fator de carga
Para padronizar o ensaio, fatores de carga foram fixados. O quadro a seguir mostra os
principais fatores de carga utilizados e as respectivas faixas de dureza e indicações do
material.
Dureza por Penetração - Brinell
Fatores de carga padronizados de acordo coma faixa de dureza e o tipo de material.
O diâmetro da esfera é determinado em função da espessura do corpo de prova ensaiado. No
caso da norma brasileira, a espessura mínima do material ensaiado deve ser 17 vezes a
profundidade da calota.
O quadro a seguir mostra os diâmetros de esfera mais usados e os valores de carga para cada
caso, em função do fator de carga escolhido.
Dureza por Penetração - Brinell
Uma empresa comprou um lote de chapas de aço carbono com a seguinte especificação:
espessura: 4 mm, dureza Brinell (HB): 180. Essas chapas devem ser submetidas ao ensaio de
dureza Brinell para confirmar se estão de acordo com as especificações.
Essas chapas podem ser ensaiadas com a esfera de 10 mm?
A espessura do material ensaiado (no mínimo) = 17.p 
Calculando o valor de p.
De acordo com a tabela F/D2 = 30 (aço-carbono) → F = 3000 kgf
→ 180 = 3000 / pi.10.p→ p = 0,53 mm
Espessura mínima = 17 . 0,53 = 9,01 mm
Resposta:As chapas de 4 mm não podem ser ensaiadas com esfera de 10 mm. 
Dureza por Penetração - Brinell
• A esfera de 10 mm produz grandes calotas na peça. Por isso é a mais adequada para medir
materiais heterogêneos, que têm a estrutura formada por duas ou mais fases de dureza muito
discrepantes (ferros fundidos, bronzes etc);
• Esferas de diâmetros menores produziriam calotas menores e, no caso de materiais
heterogêneos, poderia ocorrer de se estar medindo a dureza de apenas uma das fases. Com
isso, o valor de dureza seria diferente do esperado para o material.
Representação dos resultados obtidos
O número de dureza Brinell deve ser seguido pelo símbolo HB, sem qualquer sufixo, sempre que
se tratar do ensaio padronizado, comaplicação da carga durante 15 segundos. Exemplo 90 HB.
Ensaio em outras condições: 120 HB /5/250/30
dureza Brinell de 120 HB; o diâmetro da esfera de 5 mm; a carga aplicada de 250 kgf e duração 
do ensaio de 30 segundos
Dureza por Penetração - Vickers
MÉTODO VICKERS (ANO 1929)
Características:
•Utiliza um penetrador de diamante, o que 
torna o ensaio aplicável a todos os tipos de 
materiais;
•A área da impressão é proporcional à força 
aplicada, o que torna o ensaio insensível à 
força aplicada.
Dureza por Penetração - Vickers
Forças aplicáveis:
•De 1 até 120kgf em macradurezas
•De 10 a 1000g em microdurezas
Baixas forças aplicadas
Diminuem o risco de danificação do penetrador
Exigem instrumentação de leitura mais correta e melhor preparação da amostra
Dureza por Penetração - Vickers
Vantagens:
• Escala contínua;
• Grande precisão de medida (deformação nula do penetrador);
• Possibilidade de fazer impressões muito pequenas;
• Possibilidade de medir durezas em todos os materiais.
Desvantagens:
• Regulação de velocidade mais crítica (mais moroso);
• Superfície muito mais cuidada (maiores ampliações);
• Ensaio globalmente menos econômico.
Apresentação do resultado da medição:
Exemplo:
540 HV 20/20
Dureza por Penetração - Rockwell
MÉTODO ROCKWELL (ANO 1924)
ENSAIO ROCKWELL NORMAL
•Baseia-se no princípio da impressão;
•A variável de medida éa penetração;
•Não existe sistema óptico, mas sim um comparador.
Dureza por Penetração - Rockwell
Dureza por Penetração - Microdurezas
Microdurezas
A microdureza utiliza forças de ensaio bastante 
baixas, geralmente, inferiores a 1kgf.
Interesse:
•Medição da dureza de microconstituintes;
•Dureza em peças de dimensões muito pequenas.
Knoop Vickers
Dureza por Penetração - Microdurezas