ENSAIO DE DUREZA BRINELL, ROCKWELL, VICKELL

Prévia do material em texto

Ensaios Mecânicos de 
Materiais
Aula 3 – Ensaio de Dureza
Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Tópicos Abordados Nesta Aula
� Ensaio de Dureza.
� Dureza Brinell.
� Dureza Rockwell.
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� Dureza Vickers.
Ensaios Mecânicos de Materiais
Definições de Dureza
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� DurezaDureza - propriedade mecânica muito utilizada na
especificação de materiais, nos estudos e pesquisa
mecânicas e metalúrgicas e na comparação de materiais
diversos.
Outros significados conforme a área de aplicação:
Ensaios Mecânicos de Materiais
� Mecânica - resistência à penetração de um material em
outro.
� Usinagem - resistência ao corte de um metal.
� Mineralogia - resistência ao risco de um material sobre o
outro.
� Metalurgia - resistência à deformação plástica permanente.
Definições de Dureza
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� DurezaDureza - Propriedade de um material que permite a ele
resistir à deformação plástica (permanente), usualmente
por penetração.
� O termo dureza também pode ser associado à resistência
à flexão, risco, abrasão ou corte.
Ensaios Mecânicos de Materiais
à flexão, risco, abrasão ou corte.
Definições de Dureza
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� EnsaiosEnsaios dede DurezaDureza – A maioria dos ensaios de dureza
estáticos consiste na impressão de uma pequena marca
feita na superfície da peça, pela aplicação de pressão, com
uma ponta de penetração.
� A medida da dureza do material é dada em função das
Ensaios Mecânicos de Materiais
� A medida da dureza do material é dada em função das
características da marca de impressão e da carga
aplicada.
Objetivos dos Ensaios de Dureza
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� ConhecimentoConhecimento dada resistênciaresistência aoao desgastedesgaste..
�� ConhecimentoConhecimento aproximadoaproximado dada resistênciaresistência mecânicamecânica atravésatravés
dodo usouso dede tabelastabelas dede correlaçãocorrelação..
�� ControleControle dede qualidadequalidade dede tratamentostratamentos térmicostérmicos..
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� ControleControle dede qualidadequalidade dede tratamentostratamentos térmicostérmicos..
�� ControleControle dede qualidadequalidade emem processosprocessos dede conformaçãoconformação
plásticaplástica ee emem processosprocessos dede ligaçãoligação..
�� PesquisaPesquisa ee desenvolvimentodesenvolvimento dede novasnovas ligasligas ee materiaismateriais..
Principais Tipos dos Ensaios de Dureza
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� PorPor riscorisco → Dureza Mohs
�� PorPor choquechoque ouou ressaltoressalto → Dureza Shore
�� PorPor penetraçãopenetração → Dureza Brinell
→ Dureza Meyer
→ Dureza Vickers
Ensaios Mecânicos de Materiais
→ Dureza Vickers
→ Dureza Rockwell
� O ensaio de dureza é considerado não destrutivo; deixa
uma pequena marca no material, não comprometendo a
utilização da peça ou corpo de prova.
Dureza de Risco
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� MohsMohs - Primeiro método padronizado de ensaio de dureza
baseado no processo de riscagem de minerais padrões,
desenvolvido por Mohs, em 1822.
Consiste de uma escala
Ensaios Mecânicos de Materiais
de10 minerais, organizados
de tal forma que o
diamante, material mais
duro, risca todos os outros.
Dureza de Risco
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� MohsMohs – É um método pouco utilizado nos materiais
metálicos, pois, a maioria dos metais apresenta durezas
Mohs entre 4 e 8, e pequenas diferenças de dureza não
são acusadas por este método.
� Exemplo: Aço dúctil corresponde a uma dureza de 6 Mohs,
Ensaios Mecânicos de Materiais
� Exemplo: Aço dúctil corresponde a uma dureza de 6 Mohs,
a mesma dureza Mohs de um aço temperado.
� Mais aplicado na mineralogia.
Dureza de Risco
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� BierbaumBierbaum - Microdureza Bierbaum - Consiste na aplicação
de uma força de 3gf, por meio de um diamante
padronizado, com formato igual a um canto de cubo com
ângulo de contato de 35°, sobre uma superfície previamente
preparada por polimento e ataque químico.
Ensaios Mecânicos de Materiais
� A dureza Bierbaum é determinada a partir da medição da
largura do risco, realizada por meio de um microscópio
(quanto menor essa medida maior é a dureza).
� Também é um método pouco utilizado.
�� ShoreShore – Ensaio Dinâmico - A impressão é causada pela
queda livre de um êmbolo. Utiliza uma barra de aço
(êmbolo) de peso 2,5 N, com uma ponta padronizada
(arredondada) de diamante colocada dentro de um tubo de
vidro com um escala graduada de 0 a 140, tal barra é
liberada de uma altura padrão (256 mm),
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� O valor da dureza é proporcional à energia consumida
para formar a marca no corpo de prova e representada pela
altura alcançada no rebote do êmbolo. Materiais dúcteis
consomem mais energia na deformação do corpo e o
êmbolo alcança uma altura menor no retorno, indicando
uma dureza mais baixa.
Ensaios Mecânicos de Materiais
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
�� OO EscleroscópioEscleroscópio é um
dos mais antigos
dispositivos de medição
de dureza. Foi criado
em 1905 pela Shore
Instrument Mfg Co.
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Instrument Mfg Co.
� a) Original, com tubo
graduado.
� b) Com escala.
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
�� O EscleroscópioO Escleroscópio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� CuidadosCuidados nono TesteTeste
� O material a ser testado deve ser firmemente apoiado
para evitar vibrações que podem alterar a leitura;
� O êmbolo deve cair e retornar na direção vertical, portanto
a superfície a testar deve estar exatamente na direção
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
a superfície a testar deve estar exatamente na direção
horizontal.
�� CuidadosCuidados nono TesteTeste
� A superfície a medir deve ser lisa. Superfície rugosa pode
absorver o impacto do êmbolo e fornecer um valor menor
do que o real;
O impacto sobre a peça causa endurecimento localizado
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
� O impacto sobre a peça causa endurecimento localizado
sobre a área de contato. O impacto só deve ser feito uma
vez sobre um mesmo ponto.
�� VantagensVantagens
� Equipamento portátil e de fácil utilização;
� Possibilidade de medir dureza de peças de
grandes dimensões que não podem ser
colocadas e maquinas de dureza por
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
colocadas e maquinas de dureza por
penetração;
� A impressão Shore é pequena e pode ser
utilizada para medir durezas de peças já
acabadas.
Ensaios Mecânicos de Materiais
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
�� DesvantagensDesvantagens
� Deve ser executado com o tubo perfeitamente
na vertical;
� Muito sensível ao acabamento superficial;
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof.MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� 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.
Ensaios Mecânicos de Materiais
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
�� Durômetro ShoreDurômetro Shore
� É uma evolução do antigo 
escleroscópio - O princípio de 
medição de queda de peso foi 
substituido por um sistema de 
medição por mola.
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
medição por mola.
� Utilizado para medir a dureza 
de endentação de borrachas, 
plásticos e materiais com 
comportamento similar.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� DurômetroDurômetro ShoreShore
� O material é submetido a uma pressão aplicada através de
uma mola calibrada que atua sobre o endentador, que
pode ser esférico ou cônico. Um dispositivo de indicação
fornece a profundidade de endentação. O valor da dureza
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
fornece a profundidade de endentação. O valor da dureza
é dado pela profundidade da penetração.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� DurômetroDurômetro ShoreShore –– EscalasEscalas ShoreShore
� As diferentes escalas Shore foram criadas utilizando:
7 diferentes de endentadores
5 diferentes molas
2 diferentes extensões do endentador
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
2 diferentes extensões do endentador
2 diferentes especificações dos suportes
� As escalas A e D são as mais utilizadas. Como os
materiais respondem de forma diferente às diferentes
escalas, não há correlação entre escalas.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� DurômetroDurômetro ShoreShore - Características do Processo
� Os resultados obtidos são medidas úteis de resistência
relativa à endentação para várias gamas de polímeros.
� Não serve para prever outras propriedades como
resistência a abrasão ou desgaste.
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
resistência a abrasão ou desgaste.
� Não deve ser usado sozinho para especificação de projeto
do produto.
Ensaios Mecânicos de Materiais
Dureza por choque ou ressaltoDureza por choque ou ressalto
�� Durômetro ShoreDurômetro Shore
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
� Os ensaios de penetração baseiam-se em produzir uma
deformação permanente na superfície de um material pela
aplicação de uma carga, durante um determinado intervalo
de tempo, através de um penetrador.
� São os ensaios mais utilizados atualmente.
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� São os ensaios mais utilizados atualmente.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� DurezaDureza BrinellBrinell
� Proposta por Brinell em 1900, leva o seu nome e é
simbolizada por HB ( Hardness Brinell), é o tipo mais usado
na engenharia. É definida por N/mm² ou kgf/mm².
Exemplo de representação: 360 HBS 5 / 750 / 10.
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� Exemplo de representação: 360 HBS 5 / 750 / 10.
360 é a dureza obtida,
HBS é o material da esfera (HBS=Aço e HBW=Tunstênio),
5 é diâmetro da esfera,
750 é a força utilizada no ensaio,
10 duração da aplicação da força.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� Dureza BrinellDureza Brinell
� Consiste em fazer penetrar lentamente a 
superfície do material com uma esfera de 
aço endurecido ou metal duro com 10mm 
de diâmetro “D”, sob a ação de uma força 
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
de diâmetro “D”, sob a ação de uma força 
“F”de 3000 kgf.
� Em materiais mais moles, para reduzir 
endentação excessiva, pode-se reduzir a 
força para 1500 ou 500 kgf.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� DurezaDureza BrinellBrinell
� A carga é aplicada
por 10 ou 15
segundos no caso de
FoFo ou aço , e peloAc = pi.D. p
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
FoFo ou aço , e pelo
menos 30 segundos
para outros metais.
Quanto menor a
impressão (calote
esférico) de diâmetro
“d” maior é a dureza
do material.
Ensaios Mecânicos de Materiais
Ac = pi.D. p
Muito pequeno, 
difícil medição
�� Dureza BrinellDureza Brinell
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
�� DurezaDureza BrinellBrinell
� Impressão normal.
� Defeito – Aderência
do material à
esfera durante a
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
esfera durante a
aplicação da carga.
� Defeito - bordas
estão abauladas,
dificultando a leitura
do diâmetro.
�� DrurezaDrureza BrinellBrinell – Correlação de dureza e resistência a
tração
� Para alguns materiais, a resistência à tração pode ser
estimada a partir da dureza Brinell com a relação:
(Kgf / mm²)
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
A tabela abaixo dá alguns valores de k.
Material Aço-carbono Aço-liga Cobre, latão Bronze laminado
Bronze 
fundido
k 0,36 0,34 0,40 0,22 0,23
Material Liga Al Cu Mg Liga Al Mg
Outras ligas 
Mg
Alumínio 
fundido -
k 0,35 0,44 0,43 0,26 -
(Kgf / mm²)
� Onde k é um valor tabelado para cada material
�� Dureza BrinellDureza Brinell – Vantagens
� Baixo custo de equipamentos;
� Baixo tempo de preparação das superfícies;
� Único possível para materiais pouco homogêneos.
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� Único possível para materiais pouco homogêneos.
Ensaios Mecânicos de Materiais
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
�� Dureza Dureza BrinellBrinell – Desvantagens
� Não linearidade carga-impressão;
� Dureza máxima admissível baixa (500HB);
� Necessário um acabamento superficial mínimo;
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� Necessário um acabamento superficial mínimo;
� Sujeito a erro de medição pelo operador;
� Impressões grandes, podem inutilizar a peça.
Ensaios Mecânicos de Materiais
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Formulação Matemática
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Exemplo de Cálculo
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Tabela de Dureza Brinell
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Condições para Realização do Ensaio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Valores dos Fatores de Carga
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Diâmetro da Esfera
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Exemplo de Cálculo
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
EnsaiosMecânicos de Materiais
Solução do Exemplo
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Solução do Exemplo
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Representação dos Resultados
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Tempo de Realização do Ensaio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Vantagens e Limitações do Ensaio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� Dureza MeyerDureza Meyer
� Apresenta um número de dureza que representa uma
aproximação muito melhor que o método de Brinell (as
forças laterais na superfície inclinada da calota tendem a se
anular.
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
anular.
� Lei de Meyer; para uma dada esfera de diamante “D”, existe
uma relação entre carga aplicada e o diâmetro da
impressão. FF == kdⁿkdⁿ
K = Constante do material que indica a resistência do metal.
N = Índice de Meyers e se relaciona com o grau do encruamento
do material
HM = 4FAc = πd²HM = F
Dureza por Dureza por PenetraçãoPenetração
�� DurezaDureza MeyerMeyer
� Idêntica a dureza Brinell, mas em vez da área da calota
impressa usa a área da calota projetada no plano da
superfície.
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
HM = 4F
πd²
Ac = πd²
4
HM = F
Ac
� HM é definida como pressão media na área projetada.
� Método pouco utilizado nos metais.
Dureza Rockwell
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. RodriguesAula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Ensaio Rockwell
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Penetradores de Dureza Rockwell
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Descrição do Ensaio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� Dureza RockwellDureza Rockwell
� Método mais utilizado internacionalmente.
� A denominação deve-se de sua proposta ter sido feita pela 
indústria Rockwell, dos Estados Unidos, em 1922.
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
� Não apresenta relação com a área da impressão.
� O número de dureza é sempre citado com o símbolo HR, 
seguido da escala utilizada (A, B, C, D, E...).
�� Dureza RockwellDureza Rockwell
� Uma segunda carga (100 kg) é introduzida, aumentando a 
penetração (c). 
� Atingido novamente o equilíbrio a carga é removida, 
mantendo-se a pré-carga (d). A remoção da carga provoca 
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
mantendo-se a pré-carga (d). A remoção da carga provoca 
uma recuperação parcial, reduzindo a profundidade da 
penetração (HR = E – e).
�� Dureza RockwellDureza Rockwell
� O ensaio consiste em endentar o material com um cone de 
diamante, com ângulo de 120o e ponta arredondada 
(r = 2mm), ou de esfera de aço endurecido (a).
� O endentador é pressionado contra a superfície do corpo de 
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� O endentador é pressionado contra a superfície do corpo de 
prova com uma pré-carga F0 , usualmente de 10kgf . 
Quando o equilíbrio é atingido a profundidade de 
penetração é ajustada para a posição zero (b).
F0 aplicada pelo 
ajuste da alavanca
�� Dureza RockwellDureza Rockwell
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� Dureza RockwellDureza Rockwell
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� Dureza RockwellDureza Rockwell
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aproximação do endentador
Introdução da carga menor
Marcação da posição de 
equilíbrio - zeragem Adição da força maior
Marcação da segunda 
posição de equilíbrio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Remoção da carga maior -
recuperação
Posição final de leitura –
profundidade e
�� Dureza Rockwell Dureza Rockwell - Vantagens
� Rapidez;
� Isenção de erros humanos;
� Pequeno tamanho de impressão;
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Pequeno tamanho de impressão;
� As superfícies não necessitam de polimento;
� Pequenas irregularidades são eliminadas 
pela pré-carga;
� Não necessita de sistema óptico;
� Equipamento mais simples.
Ensaios Mecânicos de Materiais
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
�� Dureza Dureza RockwellRockwell – Desvantagens
� Escala C só para aços temperados;
� Necessidade de usar muitas escalas e esferas 
diferentes para abranger toda a gama de 
materiais possíveis.
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
materiais possíveis.
� Não é uma escala contínua de dureza. 
Funciona para faixas de dureza.
� O valor de HR não tem relação com a 
resistência à tração dos materiais ensaiados.
Ensaios Mecânicos de Materiais
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Modelo do Penetrador de Diamante
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Equipamento para Ensaio Rockwell
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Leitura do Resultado
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Ensaio de Dureza Vickers
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� DurezaDureza VickersVickers
� Consiste em endentar o material sob teste com um
endentador de diamante, na forma de uma pirâmide reta
de base quadrada e um ângulo de 136o entre as faces
opostas, utilizando carga de 1 a 100 kgf.
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
opostas, utilizando carga de 1 a 100 kgf.
� A carga é aplicada durante um tempo de 10 a 15
segundos.
Ensaios Mecânicos de Materiais
�� Dureza VickersDureza Vickers
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aproximação do endentador Aplicação da carga
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Aspecto da impressão e posição das medidas
�� DurezaDureza VickersVickers
� As duas diagonais da endentação deixadas na superfície
do material são medidas usando-se um microscópio. Com
os valores lidos calcula-se a média aritmética. A seguir
calcula-se a área da superfície inclinada da endentação.
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
calcula-se a área da superfície inclinada da endentação.
� A dureza Vickers é o quociente obtido dividindo a carga
(em kgf) pela área da endentação.
Ensaios Mecânicos de Materiais
HV = F
A 136º
2
d² 
2 sen
A =
F x 2 sen 68º 
d²
HV =
1,8544 x F 
d²
HV =
Dureza por penetraçãoDureza porpenetração
�� Dureza VickersDureza Vickers
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
d² d²
F = carga em kgf
d = média entre as duas diagonais, d1 e d2 em mm
HV = dureza Vickers
Exemplo de medida:
540 HV 20/20
Valor da dureza;
Valor da força;
Duração da aplicação da força.
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� Dureza VickersDureza Vickers
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Durômetro Brinell e VickersDurômetro Portátil Vickers
�� Dureza Dureza VickersVickers
� A Microdureza Vickers
envolve o mesmo 
procedimento, só que utiliza 
cargas menores que 1 kgf
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
cargas menores que 1 kgf
� Pode ter valores tão pequenos 
como 10 gf.
Ensaios Mecânicos de Materiais
Microdureza Vickers
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
�� Dureza Dureza VickersVickers
� A máquina que faz o ensaio Vickers não fornece o valor da área de 
impressão da pirâmide, mas permite obter, por meio de um microscópio 
acoplado, as medidas das diagonais “d1” e “d2”. Conhecendo as 
medidas das diagonais e a sua média “d”, é possível calcular a dureza 
Vickers através da equação.
Ensaios Mecânicos de Materiais
Vickers através da equação.
� Uma grande desvantagem do método de microdureza Vickers é fato de 
que seus resultados vêm influenciados pela medição do operador do 
microdurômetro, que é responsável por ler as medidas deixadas pela 
impressão do penetrador.
1,8544 x F 
d²
HV =
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� Dureza Dureza VickersVickers
� O método de microdureza automatizada é independente do operador e
tem dado bons resultados com grande confiabilidade além de permitir
uma analise mais completa do material, adicionando mais recursos ao
ensaio.
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
ensaio.
� Suwanprateeb (1998), realizou uma análise geométrica do penetrador
Vickers e encontrou a fórmula em função da profundidade “h” da
penetração no material. Como demonstra a equação, o que facilitou a
automatização do ensaio.
1,8544 x F cos² 74º 
4 x h² x cos² 16º
HV =
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� Dureza Dureza VickersVickers
�� Passos do ensaio automatizado de Passos do ensaio automatizado de microdurezamicrodureza VickersVickers
1. Contato: o programa busca um contato com o material. Ele verifica o 
valor da carga exercida a cada passo executado pelo motor, até que o 
valor da carga saia de zero;
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
valor da carga saia de zero;
2. Carga: O programa executa passos no motor, aplicando uma carga 
crescente sobre o material, verificando o valor da carga a cada passo 
executado, até atingir a carga pré-determinada;
3. Fase de fluência: O programa mantém o processo inerte por um 
intervalo de tempo previamente estabelecido;
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� DurezaDureza VickersVickers
4. Descarga: O programa executa passos no motor na direção inversa até
atingir a carga inicial, verificando o valor da carga a cada passo;
5. Cálculo da dureza: O programa desliga o motor, conta o número de
passos executados e traça uma curva de todo o processo. Nessa
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
passos executados e traça uma curva de todo o processo. Nessa
curva, observa-se a diferença entre o número de passos executados
na fase de carga e descarga, e a partir desse valor calcula a dureza do
material, onde cada passo representa o deslocamento vertical do
penetrador em aproximadamente 21 nm.
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
�� Dureza Dureza VickersVickers
� Além de fornecer a dureza, pode;
� Disponibilizar os valores do módulo de elasticidade do
material;
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
� Fornece também os dados da curva de carga versus
profundidade (tensão x deformação);
� Podendo ainda, em alguns equipamentos, captar imagens
das impressões deixadas pelo penetrador, mesmo que essa
possua escala nanométrica.
�� Dureza Vickers Dureza Vickers - Vantagens
� Escala contínua;
� Grande precisão de medida (deformação nula do 
penetrador);
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
� Possibilidade de fazer impressões muito 
pequenas;
� Possibilidade de medir durezas em todos 
os materiais.
Ensaios Mecânicos de Materiais
V
a
n
t
a
g
e
n
s
V
a
n
t
a
g
e
n
s
�� Dureza Vickers Dureza Vickers - Desvantagens
� Regulagem de velocidade mais crítica 
(mais moroso);
� Superfície muito mais cuidada 
(maiores ampliações);
Dureza por penetraçãoDureza por penetração
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
(maiores ampliações);
� Ensaio globalmente menos econômico.
Ensaios Mecânicos de Materiais
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
D
e
s
v
a
n
t
a
g
e
n
s
Cálculo da Dureza Vickers
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Cálculo da Área de Impressão
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Aplicação da Equação
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Exemplo de Cálculo
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Representação do Resultado do Ensaio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Cargas Utilizadas no Ensaio
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Defeitos de Impressão
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais
Próxima Aula
� Ensaio de Dobramento.
Aula 3 Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues
Ensaios Mecânicos de Materiais