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Faculdade de Tecnologia Senai Cimatec
ENSAIOS MECÂNICOS DOS 
MATERIAIS
Aula 5 – Ensaio de Impacto
Lucas Nao Horiuchi
21 de Setembro de 2017
lucas.horiuchi@braskem.com
5. ENSAIO DE IMPACTO
Introdução
Definição
Condições de Ensaio
Equipamentos
Tipo de ensaio de impacto: 
- Izod
- Charpy
- Queda de Dardo
Características do ensaio de impacto.
5. ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
Choque ou impacto é um esforço de natureza dinâmica
O comportamento dos materiais sob ação de cargas dinâmicas é 
diferente de quando está sujeito à cargas estáticas.
5. ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
5. ENSAIO DE IMPACTO
• Objetivo: determinar a capacidade do material de absorver energia de 
impacto (tenacidade). E analisar o comportamento dúctil-frágil dos 
materiais, ou seja, determinar a faixa de temperatura na qual o material 
deixa de ser dúctil para se tornar frágil;
• A carga é aplicada de forma brusca e repentina, sendo o impacto obtido
por meio da queda de um pêndulo, martelete, dardo ou peso de uma
altura determinada;
• Deve romper o corpo de prova;
•Dependendo da configuração geométrica do entalhe e do modo de
fixação da amostra na máquina
• Resultado: energia absorvida pelo material até a fratura;
INTRODUÇÃO
Charpy (EUA) – cp na horizontal
Izod (Europa) – cp na vertical
5. ENSAIO DE IMPACTO
INTRODUÇÃO
Caracterização do comportamento
dos materiais, na transição da
propriedade dúctil para a frágil
como função da temperatura,
possibilitando a determinação da
faixa de temperaturas na qual um
material muda de dúctil para frágil.
5. ENSAIO DE IMPACTO
• A capacidade de um determinado material de absorver energia do
impacto está ligada à sua tenacidade, que por sua vez está relacionada
com a sua resistência e ductilidade.
• O ensaio de resistência ao impacto dá informações da capacidade do
material absorver e dissipar essa energia
• Como resultado do ensaio de impacto obtém-se a energia absorvida pelo
material até sua fratura, caracterizando assim o comportamento dúctil-
frágil.
DEFINIÇÕES
5. ENSAIO DE IMPACTO
Três fatores contribuem para o surgimento da fratura frágil em materiais
que são normalmente dúcteis à temperatura ambiente:
1) Existência de um estado de tensões no material: estruturas soldadas
podem provocar concentração de tensões;
2) Baixas temperaturas;
3) Taxa ou velocidade de deformação elevada;
Existe um quarto fator que é o tipo de material. Existem materiais mais
suscetíveis que outros, por exemplo materiais CCC possuem transição
frágil dúctil mais brusca que materiais CFC ou HC.
DEFINIÇÕES
5. ENSAIO DE IMPACTO
• As curvas abaixo mostram o comportamento do aço inox e do aço 0,60%
de carbono, em um ensaio de impacto Charpy (energia de impacto versus
temperatura);
• Notar que o aço carbono possui uma transição dúctil-frágil mais brusca.
Enquanto o inox é mais suave (podemos considerar que não possui
transição dúctil-frágil).
DEFINIÇÕES
5. ENSAIO DE IMPACTO
• A figura abaixo mostra curvas características do resultado de ensaio de
impacto versus temperatura para diversos materiais.
DEFINIÇÕES
5. ENSAIO DE IMPACTO
• A aparência da superfície de fratura é indicativo do tipo de fratura (frágil
ou dúctil). E pode ser usado como parâmetro para a determinação da
temperatura de transição.
• Na fratura dúctil a superfície aparenta aspecto fibroso;
• Na fratura frágil a superfície apresentam textura granular e superfície
mais plana.
DEFINIÇÕES
Entalhe
Aspecto frágil
Aspecto dúctil
5. ENSAIO DE IMPACTO
SOLICITAÇÃO DE IMPACTO POR PÊNDULO
5. ENSAIO DE IMPACTO
´mghW =
2
2
1
mvE =
0mghW =
atrito) ´( - 
2
1
 impacto de 2 += mghmvEnergia
Energia 
Potencial 
(Altura)
Energia 
Cinética 
(velocidade)
Energia 
Potencial 
(Altura)
SOLICITAÇÃO DE IMPACTO POR PÊNDULO
5. ENSAIO DE IMPACTO
•Energia de impacto = pode ser calculada pela variação de energias. Que
está relacionada com o peso e altura inicial do martelo, velocidade de
impacto e a altura final do martelo após o impacto:
•Energia potencial inicial:
•Energia cinética no momento do impacto:
•Energia potencial final:
•Energia total consumida pelo material no impacto:
ou
0mghEpo =
'
2
1 2 mghmvEEE pfcimpacto −=−=
2
2
1
mvE
c
=
'mghEpf =
)'(' hhmgmghmghEEE
oopfpoimpacto −=−=−=
SOLICITAÇÃO DE IMPACTO: BALANÇO DE ENERGIA
5. ENSAIO DE IMPACTO
Para ser mais preciso, deveríamos considerar a perda de energia por
atrito no cálculo da energia de impacto:
Pergunta 1: Como determinar a energia de atrito no ensaio de impacto??
Pergunta 2: como determinar a velocidade máxima do pêndulo??
atrito) ´( - 
2
1
 impacto de 2 +=
−−=
mghmvEnergia
EEEE atritopfcimpacto
SOLICITAÇÃO DE IMPACTO: BALANÇO DE ENERGIA
5. ENSAIO DE IMPACTO
A altura do pêndulo pode ser determinada pelo ângulo do pêndulo, no
início do ensaio e após o impacto;
SOLICITAÇÃO DE IMPACTO: BALANÇO DE ENERGIA
5. ENSAIO DE IMPACTO
- Energia absorvida: medida diretamente pela máquina;
- Contração lateral: quantidade de contração em cada lado do CP 
fraturado;
- Aparência da fratura: determinada pela porcentagem de fratura frágil 
ocorrida durante o processo de ruptura, medida de forma direta pelo 
aspecto da superfície da fratura, comparação com resultados de 
outros ensaios, ou através de registros fotográficos da superfície e 
interpretação adequada.
INFORMAÇÕES OBTIDAS PELO ENSAIO DE IMPACTO
5. ENSAIO DE IMPACTO
O objetivo destes ensaios é medir a susceptibilidade relativa de um CP 
padrão à solicitação ao impacto através de uma máquina de ensaio 
pendular semelhante à apresentada na figura abaixo.
ENSAIO USANDO PÊNDULO
Izod
Charpy
5. ENSAIO DE IMPACTO
Brasileira: ABNT
- NBR ISO 148-1:2013 - Materiais metálicos - Ensaio de impacto por pêndulo Charpy (a partir
de 25 outubro 2013);
Internacionais:
ASTM
- E23-12C Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic Materials (2012)
(engloba Charpy e Izod);
- ASTM D 256: Standard Test Methods for Determining the Izod Pendulum Impact Resistance
of Plastics.
- ASTM D6110 Test Method for Determining the Charpy Impact Resistance of Notched
Specimens of Plastics.
ISO:
- ISO 148-1, Metallic materials - Charpy pendulum impact test - Part 1: Test method (rev. 2009)
- 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 (2009)
- ISO 5754, Sintered metal materials, excluding hardmetals; Unnotched impact test piece
(1978)
NORMAS: ENSAIO DE IMPACTO MATERIAIS METÁLICOS
5. ENSAIO DE IMPACTO
NORMAS: ENSAIO DE IMPACTO MATERIAIS METÁLICOS
5. ENSAIO DE IMPACTO
Aparelhagem
Os ensaios IZOD e CHARPY são realizados em um mesmo
equipamento. O equipamento consiste basicamente de três unidades
principais,
Base maciça onde se fixa o corpo de prova;
Um pêndulo preso sobre a base;
O sistema de registro de energia.
O pêndulo pode assumir diferentes pesos dependendo da tenacidade do
material e da espessura do corpo de prova.
São utilizados pesos padrões para gerar velocidades padronizadas no
momento do impacto sobre o corpo de prova.
ENSAIO USANDO PÊNDULO
5. ENSAIO DE IMPACTO
EQUIPAMENTOS
O corpo de prova Charpy é apoiado na máquina 
e o Izod é engastado, o que justifica o maior 
comprimento deste.
5. ENSAIO DE IMPACTO
Os corpos de prova podem ser cortados e desbastados para formar o
entalhe. As dimensões do corpo de prova e do entalhe irão depender da
norma a ser seguida.
CORPOS DE PROVA: 
5. ENSAIO DE IMPACTO
Corpo de prova para ensaio CHARPY (segundo ASTM E23)
CORPOS DE PROVA: CHARPY (3 TIPOS DE ENTALHE)
Entalhe 
tipo “U”
Entalhe 
tipo “V”Entalhe 
cilíndrico
Rasgo com 
furo (keyhole)
5. ENSAIO DE IMPACTO
As diferentes formas de entalhe são necessárias para assegurar que
haja ruptura do corpo de prova, mesmo nos materiais mais dúcteis.
Quando a queda do martelo não provoca a ruptura do corpo de prova, o
ensaio deve ser repetido com outro tipo de corpo de prova, que
apresente entalhe mais severo, de modo a garantir a ruptura.
Dos três tipos apresentados, o C é o que apresenta maior área de
entalhe, ou seja, o entalhe mais severo.
CORPOS DE PROVA: CHARPY (3 TIPOS DE ENTALHE)
5. ENSAIO DE IMPACTO
O corpo de prova Izod tem a mesma forma de entalhe do Charpy tipo A,
localizada em posição diferente (não centralizada).
Corpo de prova para ensaio IZOD (segundo ASTM E23)
CORPOS DE PROVA: IZOD
5. ENSAIO DE IMPACTO
CORPOS DE PROVA
Corpos de prova de ferro fundido e ligas não ferrosas fundidas sob
pressão não apresentam entalhe.
5. ENSAIO DE IMPACTO
CHARPY x IZOD
A diferença entre o ensaio Charpy e o Izod é que no Charpy o golpe é
desferido na face oposta ao entalhe (a) e no Izod é desferido no mesmo
lado do entalhe (b).
(a) Charpy (b) Izod
5. ENSAIO DE IMPACTO
Procedimento do teste IZOD
1. Zerar escala de medida de energia;
2. Posicionar o pêndulo na altura padronizada;
3. Liberar o mesmo sem qualquer obstáculo;
4. Zerar o registrador anotando o valor da energia;
5. Prender o corpo de prova na vertical, entre as garras, com o entalhe
voltado para o martelo vizinho à borda do suporte móvel como
mostrado da página seguinte;
6. O martelo é liberado golpeando e quebrando a amostra (em alguns
casos, como polímeros, a quebra nem sempre ocorre).
Para polímeros: ASTM D 256 Standard Test Methods for
Determining the Izod Pendulum Impact Resistance of Plastics.
5. ENSAIO DE IMPACTO
Procedimento do teste IZOD
5. ENSAIO DE IMPACTO
Teste IZOD
Durante o ensaio de impacto pode ocorre as seguintes situações:
Ruptura Completa - O corpo de prova separa-se em dois pedaços.
Ruptura Articulada – Há o rompimento, mas, ambas as partes ficam
juntas por uma pequena quantidade de fibras que lhes dá liberdade de
articulação.
Ruptura Parcial – A fratura ocorre em no mínimo 90% da distância
entre o vértice do entalhe e a face oposta.
Sem Ruptura – A fratura ocorre em no máximo 90% da distância
entre o vértice do entalhe e a face oposta.
5. ENSAIO DE IMPACTO
Teste IZOD
O cálculo da Resistência ao Impacto (Izod) depende se a amostra é 
entalhada ou não. 
Amostra não entalhada: a resistência ao impacto (Izod) é obtida
pela razão entre a energia absorvida e a secção transversal do
corpo de prova, ou a espessura do mesmo.
Amostra entalhada: a resistência ao impacto (Izod) é obtida
pela razão entre a energia absorvida e a secção transversal do
corpo de prova na região correspondente ao entalhe.
5. ENSAIO DE IMPACTO
Procedimento do teste CHARPY
O procedimento deste ensaio é semelhante ao ensaio Izod. As
diferenças principais estão nas dimensões do corpo de prova, na
base de fixação e no tipo de pêndulo. O corpo de prova também é
entalhado, porém é posicionado horizontalmente em relação à base
do equipamento (perpendicular ao braço do suporte do martelo) e
com o entalhe voltado para o lado contrário à face onde o martelo
atinge o corpo de prova.
O equipamento usado para o ensaio de impacto Charpy é o mesmo
utilizado para o ensaio IZOD, basta substituir a base e a extremidade
do pêndulo.
Para Polímeros: ASTM D 4812 Standard Test Method for Unnotched Cantilever Beam 
Impact Resistance of Plastics)
5. ENSAIO DE IMPACTO
- O ensaio de impacto Charpy se mostra mais adequado e versátil para 
a determinação das transformações sofridas pelo material sob impacto 
em função da variação da temperatura, devido à facilidade de 
posicionamento do CP no equipamento;
- Para este ensaio o CP deve ser mantido na temperatura por 5 minutos 
em meio de aquecimento líquido e 30 minutos para meios de 
aquecimento gasoso;
- O ensaio deve ser realizado em menos de 5 segundos após a retirada 
do CP do meio;
ENSAIO DE IMPACTO CHARPY
5. ENSAIO DE IMPACTO
- Pode ser definida como a faixa de temperatura relativamente pequena 
na qual a energia absorvida pelo corpo de prova cai bruscamente;
- Assim, a temperatura de transição é aquela em que ocorre uma 
mudança no caráter da ruptura do material, passando de dúctil a frágil 
ou vice-versa;
- Na maioria dos materiais, esta transição não é repentina, assim 
define-se uma faixa de temperatura de transição;
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
5. ENSAIO DE IMPACTO
- A faixa de temperatura de transição compreende o intervalo de 
temperatura em que a fratura se apresenta com 70% de aspecto frágil 
(cristalina) e 30% de aspecto dúctil (fibrosa) e 70% de aspecto dúctil e 
30% de aspecto frágil.
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
- T1: fratura com aspecto 70% dúctil e 30% frágil;
- T3: fratura com aspecto 30% dúctil e 70% frágil;
- T2: a fratura apresenta 50% dúctil e 50% frágil.
A faixa de temperatura de 
transição frágil-dúctil é fica 
entre T3 a T1.
5. ENSAIO DE IMPACTO
- Como determinar a % de fratura dúctil?? 
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
Resposta: pela análise da superfície de fratura. 
- Fratura dúctil: a superfície aparenta aspecto fibroso;
- Fratura frágil: a superfície apresentam textura granular e superfície mais plana.
5. ENSAIO DE IMPACTO
- Os metais que têm estrutura cristalina CFC, como o cobre, alumínio, 
níquel, aço inoxidável austeníticos, não apresentam temperatura de 
transição, ou seja, os valores de impacto são pouco influenciados pela 
temperatura;
- Esses materiais são indicados para trabalhos em baixíssimas 
temperaturas, como tanques criogênicos, por exemplo;
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
5. ENSAIO DE IMPACTO
Não existe um critério para especificar a temperatura de transição frágil-
dúctil. Os critérios mais comuns são:
1) Temperatura correspondente a uma certa energia (ex 20J);
2) Ou um ponto correspondente a uma certa porcentagem de fratura
dúctil, ex 50%);
3) Para ser mais conservador: temperatura onde a fratura frágil não ocorre
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
5. ENSAIO DE IMPACTO
Fatores que influenciam a temperatura de transição frágil-dúctil:
•Tratamento térmico - Aços-carbono e de baixa liga são menos
sujeitos à influência da temperatura quando submetidos a tratamento
térmico que aumentam a sua resistência;
•Tamanho de grãos - Tamanhos de grãos grosseiros tendem a elevar
a temperatura de transição, de modo a produzir fratura frágil em
temperaturas mais próximas à temperatura ambiente. Tamanhos de
grãos finos abaixam a temperatura de transição;
•Encruamento - Materiais encruados, que sofreram quebra dos grãos
que compõem sua estrutura, tendem a apresentar maior temperatura
de transição;
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
5. ENSAIO DE IMPACTO
Fatores que influenciam a temperatura de transição frágil-dúctil:
•Impurezas - A presença de impurezas, que fragilizam a estrutura do
material, tende a elevar a temperatura de transição;
•Elementos de liga - A adição de certos elementos de liga, como o
níquel, por exemplo, tende a melhorar a resistência ao impacto,
mesmo a temperaturas mais baixas;
•Processos de fabricação - Um mesmo aço, produzido por processos
diferentes, possuirá temperaturas de transição diferentes;
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
5. ENSAIO DE IMPACTO
ANÁLISE CURVA 
ENSAIO DE IMPACTO
Comportamento da curva de
impacto com o tipo de entalhe:
em V e cilíndrico (keyhole).
5. ENSAIO DE IMPACTO
Comportamento da curva de impacto com CPs retirados de diferentes
formas de uma amostra de aço baixo carbono:
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
A: o entalhe é transversal (no centro da chapa) corta fibras�EI intermediário;
B: o entalhe é transversal às fibras � maior EI;
C: o entalhe é no sentido da fibra� favorece o cisalhamento: baixa EI; 
5. ENSAIO DE IMPACTO
Efeito do teor de carbono na curva de impacto:
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO FRÁGIL-DÚTIL
5. ENSAIO DE IMPACTO
Impacto pela queda livre de um dardo (ASTM D 1709)
O ensaio de impacto por queda de um dardo é um método para avaliar a
resistência ao impacto de um filme polimérico.
Esse teste determinar a energia necessária para provocar falha em
metade dos compôs de prova de um filme, sob condições pré-
estabelecidas de impacto de um dardo em queda livre. Essa energia
é quantificada através da massa de um dardo que é solto de uma
altura especificada.
Aparelhagem
É utilizado um equipamento contendo uma haste métrica com um dardo
acoplado e contendo na base um anel que servirá de fixador da
amostra como mostrado na Figura a seguir.
ENSAIO DE IMPACTO POR QUEDA DE DARDO
5. ENSAIO DE IMPACTO
Impacto pela queda livre de um dardo (ASTM D 1709)
5. ENSAIO DE IMPACTO
Impacto pela queda livre de um dardo (ASTM D 1709)
Procedimento
Os filmes são posicionados no equipamento e a altura do dardo é
ajustada. São efetuados dez ensaios com a mesma massa de dardo.
Procede-se então incrementos na massa do dardo, até encontrar
aquele que cause falha em 100% e em 0% da amostra.
5. ENSAIO DE IMPACTO
� Temperatura: as propriedades de impacto de materiais são
extremamente dependentes da temperatura. Em temperaturas baixas
a resistência ao impacto é reduzida drasticamente. Testes em
temperaturas elevadas apresentam energia de impacto
significativamente melhoradas.
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA AO IMPACTO
5. ENSAIO DE IMPACTO
� Velocidade de realização do ensaio: A velocidade com a qual a
amostra é golpeada tem efeito significativo no comportamento do
material sob carregamento de impacto. Em velocidade de impacto
baixa, os materiais podem apresentar comportamento dúctil. E a
taxas elevadas, materiais dúcteis podem exibir fratura frágil.
Velocidade de 
impacto (m/s)
Casos típicos
3.300 Projétil de arma de fogo
330-3300 Saque em tênis de campo
33-330 Ensaio de impacto IZOD
0,033-0,33 Ensaios convencionais de tração
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA AO IMPACTO
5. ENSAIO DE IMPACTO
� Sensibilidade do entalhe: O entalhe é o ponto concentrador de
tensões que leva a fratura do material sob carregamento de impacto.
Todos os materiais são sensíveis ao entalhe.
O entalhe proporciona um estado
triaxial de tensão na ponta da trinca
o que reduz significativamente a
resistência ao impacto e induz a
fratura.
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA AO IMPACTO
5. ENSAIO DE IMPACTO
Sensibilidade do entalhe:
Maior profundidade do entalhe – leva à menor RI
Raio de curvatura da extremidade do entalhe:
- Entalhes severos – igual ou superior a 0,25mm
- Entalhes suaves – raio igual ou superior a 2mm.
FATORES QUE AFETAM A RESISTÊNCIA AO IMPACTO
5. ENSAIO DE IMPACTO
1) As dimensões de CP, forma e tamanho do entalhe afetam o estado de
tensões, por isso o ensaio fornece valores relativos que só podem ser
comparáveis com ensaio feitos nas mesmas condições;
2) Os resultados dos ensaios de impacto não são quantitativos da
tenacidade do material (pois no ensaio usa-se entalhe e o estado de
tensão não se distribuem uniformemente pelo CP), assim não são
usuais em cálculos de projetos de engenharia;
3) Mesmo tomando cuidado para a realização do ensaio de maneira
uniforme (CP, entalhe, etc) os resultados de impacto podem variar
muito. Recomenda-se fazer pelo menos 3 repetições para se ter dados
+confiáveis.
CONCLUSÕES SOBRE O ENSAIO DE IMPACTO
5. ENSAIO DE IMPACTO
1) No ensaio de impacto a baixas temperaturas (assinale V ou F):
a) ( ) utiliza-se uma máquina especial para temperaturas negativas;
b) ( ) a temperatura da sala de ensaio deve ser rebaixada;
c) ( ) a temperatura do corpo de prova é 0ºC;
d) ( ) a temperatura do corpo de prova é rebaixada até o grau desejado
Exercício
5. ENSAIO DE IMPACTO
2) Sobre a seguinte afirmativa: “O resultado do ensaio (de impacto) é
apenas uma medida da energia absorvida e não fornece indicações
seguras sobre o comportamento do metal ao choque em geral, o que seria
possível caso se pudesse ensaiar uma peça inteira, sob as condições da
prática”, pode-se dizer que:
a) ( ) que o ensaio de impacto não é útil para prever o comportamento do
metal sob impacto;
b) ( ) que o ensaio de impacto só seria válido caso se pudesse ensaiar a
peça inteira;
c) ( ) que o ensaio de impacto não tem utilidade prática;
d) ( ) que o resultado do ensaio é uma medida relativa da energia
absorvida pelo corpo de prova.
Exercício
5. ENSAIO DE IMPACTO
3) Os fatores que levam os materiais dúcteis a terem um comportamento
frágil são:
a) ( ) temperatura, velocidade de aplicação da carga e resistência do
material;
b) ( ) valor da carga, aceleração da gravidade, altura do martelo pendular;
c) ( ) temperatura, velocidade de aplicação da carga, concentração de
tensões;
d) ( ) energia potencial, altura, existência de trincas no corpo de prova.
Exercício
5. ENSAIO DE IMPACTO
4) Analise a curva de Energia de Impacto x Temperatura abaixo e
responda, até que temperatura o material em questão pode ser utilizado?
Explique sua resposta.
Exercício
5. ENSAIO DE IMPACTO
Final deste capítulo....
Obrigado pela atenção!!
Dúvidas?