12 Impacto

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17/04/2016
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Ensaio de
Impacto
Carlos Nelson Elias
Instituto Militar de Engenharia
Ensaio de Impacto Ensaio de Impacto
Impacto
- Existem ensaios mais elaborados
- Usado pela sua simplicidade e rapidez
- Às vezes denominado ensaio de choque ou 
impropriamente de ensaio de resiliência
- Obrigatório para materiais utilizados em 
baixa temperatura
Ensaios de Impacto
Medir a energia absorvida no impacto
Mede a tenacidade ao entalhe
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Ensaios de Impacto
Tipo Charpy
Tipo Izod
Impacto Tipo Charpy
Impacto Tipo Charpy
Impacto Tipo Charpy CP Fraturado
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Formas CP Tipo Charpy
Temperatura Transição Temperatura Transição
Temperatura Transição
• Existe uma temperatura de transição 
no comportamento da fratura de 
frágil para dúctil com o aumento de 
temperatura. 
Temperatura Transição
• Genericamente pode ser dito que para os 
metais a temperatura de transição ocorre 
para valores entre 10 e 20% da temperatura 
absoluta de fusão
• Para materiais cerâmicos este valor fica 
entre 50 e 70%. 
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Temperatura Transição
• os metais com estrutura CFC de baixa e 
média resistência e a maioria dos que 
possuem estrutura hexagonal compacta, 
cuja tenacidade ao entalhe é alta e portanto 
não apresentam fratura frágil 
Temperatura Transição
• Materiais com estrutura ccc de baixa e 
média resistência e materiais cerâmicos
Temperatura Transição
• Materiais com estrutura ccc de baixa e 
média resistência e materiais cerâmicos
• Grande dependência da temperatura
• Em baixas temperaturas: fratura é frágil
• Em altas temperaturas: ruptura é dúctil
Temperatura Transição
Materiais de elevada resistência
a) aços de alta resistência
b) ligas de alumínio
c) Ligas de titânio
Temperatura Transição
• Possuem baixa tenacidade ao entalhe
Materiais de elevada resistência, como aços de alta 
resistência e ligas de alumínio e titânio
Temperatura Transição
• Possuem baixa tenacidade ao entalhe
• Podem ter fratura frágil dentro do 
regime elástico em qualquer 
temperatura e taxa de deformação
Materiais de elevada resistência, como aços de alta 
resistência e ligas de alumínio e titânio
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Temperatura Transição
• Possuem baixa tenacidade ao entalhe
• Podem ter fratura frágil dentro do regime elástico em qualquer 
temperatura e taxa de deformação
• Em baixas temperaturas: fratura por clivagem
• Em altas temperaturas: fratura do tipo ruptura de 
baixa energia.
Materiais de elevada resistência, como aços de alta 
resistência e ligas de alumínio e titânio
Temperatura Transição
Critério Determinar
Ponto T1. 
Temperatura Transição
Critério Determinar
O critério mais simples e mais seguro (mais conservador)
a) Temperatura do patamar superior da curva de energia , com 
100% de fratura fibrosa (ausência de clivagem).
b) O critério é denominado FTP (do inglês fracture transition 
plastic) ou transição para fratura plástica.
c) Grande segurança o que o torna impraticável para muitas 
aplicações. 
Ponto T1
Temperatura Transição
Critério Determinar
Ponto T2
Temperatura Transição
Critério Determinar
- 50% de fratura dúctil (ou frágil)
- Temperatura de transição de aparência de fratura FATT 
(Fracture Appearance Transition Temperature)
- Níveis de fratura por clivagem menores que 70%, a 
probabilidade da falha ocorrer em temperaturas iguais ou 
superiores a FATT é muito pequena
Ponto T2
Temperatura Transição
Critério Determinar
Média entre os valores dos patamares superior 
e inferior. 
Ponto T3
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Temperatura Transição
Critério Determinar
Ponto T4
Ponto arbitrário
Temperatura Transição
Critério Determinar
Por exemplo, este valor de energia foi fixado em 2,1 kgf.m para 
aços de baixa resistência, com base em inúmeros testes realizados 
com chapas para navios durante a segunda guerra.
Isto significava que a fratura frágil não começaria se a energia 
absorvida tivesse o citado valor, na temperatura de ensaio.
A temperatura de transição correspondente é um critério aceitável, 
entretanto o valor da energia especificado no exemplo não tem 
significado para outros materiais. 
Critério arbitrário de energia absorvida
Temperatura Transição
Critério Determinar
Ponto T5
100% por clivagem
Temperatura Transição
Critério Determinar
Esta referência é conhecida como a temperatura de 
ductilidade nula NDT (Nil Ductility Temperature)
Corresponde ao início de fratura praticamente sem nehuma 
deformação plástica prévia.
A probabilidade de fratura dúctil abaixo desta temperatura 
é zero. 
T5 : 100% clivagem
Tenacidade Normas Charpy: ABNT
• NBRNM 281-1 (11/2003) Materiais metálicos - Parte 
1: Ensaio de impacto por pêndulo Charpy
• NBR NM281-2 (11/2003) Materiais metálicos - Parte 
2: Calibração de máquinas de ensaios de impacto por 
pêndulo Charpy
• NBR6157 (12/1988) Materiais metálicos -
Determinação da resistência ao impacto em corpos-
de-prova entalhados simplesmente apoiados 
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• E23-05 Standard Test Methods for Notched 
Bar Impact Testing of Metallic Materials 
(2005) (cobre Charpy e Izod)
• F2231-02e1 Standard Test Method for 
CHARPY Impact Test on Thin Specimens 
of Polyethylene Used in Pressurized Pipes 
(2002) 
Normas Charpy: ASTM
• ISO 148-1, Metallic materials - Charpy pendulum 
impact test - Part 1: Test method (rev. 2006)
• ISO 148-3,Metallic materials - Charpy pendulum 
impact test - Part 3: Preparation and characterization 
of Charpy V reference test pieces for verification of 
test machines (1998)
• ISO/TR 7705, Guidelines for specifying Charpy V-
notch impact prescriptions in steel 
specifications(1999)
• ISO 5754, Sintered metal materials, excluding 
hardmetals; Unnotched impact test piece (1978) 
Normas Charpy: ISO
Ensaio de Impacto Tipo Izod
W.D. Callister, Ciência e Engenharia de Materiais, 5a. Edição 2002, p 144 Fig 8.16
Ensaio de Impacto Tipo Izod
ABNT
NBR8425 MB1694 , Plásticos rígidos - Determinação 
da resistência ao impacto Izod ,(1984)
ASTM
D256-05a Standard Test Methods for Determining the 
IZOD Pendulum Impact Resistance of Plastics
E23-05 Standard Test Methods for Notched Bar Impact 
Testing of Metallic Materials, (2005) ( cobre Charpy e 
Izod)
Normas Ensaio de Impacto Tipo Izod Formas CP Tipo Schnadt
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Formas CP Tipo Mesnager Fatores que influenciam no resultadoTemperatura
Em contraste com o efeito relativamente pequeno da 
temperatura na resistência estática e na ductilidade dos metais, 
pelo menos nas condições atmosféricas usuais, a temperatura 
tem um efeito marcante na resistência ao impacto de barras 
entalhadas.
Fatores que influenciam no resultado
Temperatura
Fatores que influenciam no resultado
Entalhe
• Concentrador de tensões
• Provoca a fragilidade do material na 
vizinhança
• Aumenta o limite elástico do material na área
• Sem o entalhe, muitas configurações 
simplesmente flexionam sem fratura, e a sua 
capacidade e absorver energia não pode ser 
detectada.
Fatores que influenciam no resultado
Velocidade do Pêndulo
• A velocidade no impacto não parece afetar 
substancialmente os resultados.
• Entretanto, testes realizados com máquinas que 
desenvolvem velocidades acima de certos valores 
críticos resultam em redução significativa da 
resistência ao impacto.
• Em geral, as velocidades críticas são menores para 
aços recozidos do que para os mesmos aços na 
condição endurecida.
W.D. Callister, Ciência e Engenharia de Materiais, 5a. Edição 2002, p 146 Fig 8.19
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Fatores que influenciam no resultado
Dimensões do Corpo de prova
• Em alguns casos não é possível obter um CP 
com dimensões normalizadas
• A redução da largura ou da profundidade do 
corpo de prova reduz ovolume de metal
• CP menor tende a reduzir a absorção de 
energia quando o corpo é quebrado pelo 
impacto.
Espessura CP
Fatores que influenciam no resultado
Local de extração do CP
• As normas em geral especificam os locais
• Havendo anisotropia devido a fabricação
• Além disto, no trabalho mecânico defeitos 
internos poderão ficar alinhados formando 
núcleos de início de trincas na fratura.
Fatores que influenciam no resultado
Local de extração do CP
Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
1. Fósforo tem forte efeito na elevação da 
temperatura de transição
2. O papel do nitrogênio é difícil de definir devido a 
sua interação com outros elementos. Ele entretanto 
é considerado prejudicial à tenacidade ao entalhe.
3. O níquel é geralmente considerado benéfico à 
tenacidade ao entalhe em quantidades de até 2% e 
parece ser efetivo na redução da temperatura de 
transição.
Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
4. Silício, em quantidades acima de 0,25% 
parece elevar a temperatura de transição.
5. O Mo aumenta a temperatura de transição 
tão rapidamente quanto o carbono.
6. O cromo tem pouco efeito.
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Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
7. A resistência do entalhe é particularmente 
afetada pelo oxigênio.
8. Para ferro de alta pureza foi determinado que 
quantidades de oxigênio acima de 0,003% 
produzem fratura intergranular e baixa 
absorção de energia. 
9. O tamanho do grão tem alta influência 
na temperatura de transição.
Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
10. Um aumento de um ponto na escala ASTM do 
tamanho de grão da ferrita (que significa redução do 
diâmetro do grão) resulta numa redução de 16 oC na 
temperatura de transição do aço baixo C.
Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
11. A energia absorvida no impacto de um aço liga a uma dada 
temperatura de teste em geral aumenta com o aumento da 
temperatura de revenido.
Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
11. A energia absorvida no impacto de um aço liga a uma dada 
temperatura de teste em geral aumenta com o aumento da 
temperatura de revenido.
12. Entretanto, existe um mínimo na curva localizado na região 
entre 200 e 320 oC.
Fatores que influenciam no resultado
Fatores metalúrgicos
13. Este foi chamado fragilização dos 260 oC.
14. A temperatura de fragilização depende da composição do aço 
e do tempo de revenido. Fragilização da martensita revenida. 
Fragilização Revenido (7 J)
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Fragilização Revenido (35 J) Fragilização Revenido (Aço 4140)
35 J
7 J
Limitação Ensaio impacto
• A maior limitação do ensaio de impacto 
convencional é o seu resultado, que não 
pode ser utilizado em expressões analíticas 
associadas a projetos e dimensionamentos 
de engenharia. Isto, porque não há medidas 
em termos de nível de tensão desenvolvido 
no corpo de prova,