AULA_6_ENSAIO_DE_DUREZA

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE – UNIBH 
 
 
ENGENHARIA MECÂNICA 
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA 
 
AULA 6 
 
 
 
 
Profª :Christianne Garcia Rodrigues 
E-mail: christianne.rodrigues@prof.unibh.br 
 
 
 
 
 
 
 ENSAIO DE DUREZA 
 
 A dureza é uma propriedade mecânica largamente utilizada em 
estudos e pesquisas mecânicas e metalúrgicas, e principalmente 
na especificação e comparação de materiais. 
 
 Para o conceito de dureza são atribuídos diferentes significados, 
tais como medida de resistência do material a ações de origem 
mecânica sobre sua superfície, resistência à penetração, à 
deformação plástica e ao risco. 
ENSAIO DE DUREZA 
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 características da marca de impressão 
e da carga aplicada. 
ENSAIO DE DUREZA 
OBJETIVOS DOS ENSAIOS DE DUREZA 
 
• Conhecimento da resistência ao desgaste. 
• Conhecimento aproximado da resistência mecânica através do uso de 
tabelas de correlação. 
• Controle de qualidade de tratamentos térmicos. 
 
Ensaios Mecânicos de Materiais 
• Controle de qualidade em processos de conformação plástica e em 
processos de ligação. 
• Pesquisa e desenvolvimento de novas ligas e materiais. 
VANTAGENS E DESVANTAGENS DO ENSAIO DE DUREZA 
Os ensaios de dureza são realizados com mais frequências do que qualquer outro 
ensaio mecânico por diversas razões: 
 Elas são simples e baratas – Normalmente nenhum corpo de prova especial precisa 
ser preparado, e os equipamentos de ensaio são relativamente baratos. 
 O ensaio é não destrutivo – o corpo de prova não é fraturado, tampouco é 
excessivamente deformado, uma pequena impressão é a única deformação. 
 As propriedades mecânicas podem, com frequência, ser estimadas a partir de dados 
de dureza, como resistência mecânica. 
PRIMEIRO ENSAIO DE DUREZA 
 Escala Mohs (1822) 
 
• 1 – Talco 
• 2 – Gipsita (Gesso) 
• 3 – Calcita 
• 4 – Fluorita 
• 5 – Apatita 
• 6 – Feldspato (Ortoclásio) 
• 7 – Quartzo 
• 8 – Topázio 
• 9 – Safira 
• 10 – Diamante 
 
 
 
Na escala Mohs o Cobre teria dureza 3 
e a Martensita 7 
INCONVENIÊNCIA DA ESCALA DE MOHS 
 
• A maioria dos metais apresenta durezas Mohs 4 e 8, e pequenas 
diferenças de dureza não são acusadas por este método. 
 
• Por exemplo, um aço dúctil corresponde a uma dureza de 6 Mohs, a 
mesma dureza Mohs de um aço temperado. 
ENSAIOS DE DUREZA 
9 
MANEIRAS DE 
MANISFESTAÇÃO 
DA DUREZA 
RESISTÊNCIA 
AO CORTE 
AO RISCO 
À ABRASÃO 
À PENETRAÇÃO 
MÉTODOS 
QUALITATIVOS 
MÉTODO 
QUALITATIVO 
E 
QUANTITATIVO 
O conceito físico de dureza é divergente e depende de cada um ao estudar o assunto. 
PRINCIPAIS TIPOS DOS ENSAIOS DE DUREZA 
 • Por risco Dureza Mohs 
• Por choque ou ressalto Dureza Shore 
• Por penetração Dureza Brinell 
 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 por choque ou ressalto 
SHORE – 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), 
 
 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. 
DUREZA POR PENETRAÇÃO - Dureza Brinell (1900) 
•Foi o primeiro ensaio de dureza por penetração padronizado e reconhecido 
industrialmente. 
•A dureza Brinell é representada pelas letras HB. 
•Esta representação vem do inglês Hardness Brinell, que quer dizer dureza Brinell. 
•A dureza Brinell (HB) é a relação entre a carga aplicada (F) e a área da calota esférica 
impressa no material ensaiado (Ac). 
•Dureza = carga de impressão (N ou Kgf) = P 
 área da calota impressa (mm2) S 
 
 
 
 
 
15 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
 O ensaio de dureza Brinell 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. 
 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
HB = 2 F 
 π D ( D - √D2 - d2 ) 
HB = F 
 Ac 
Exigência: 
0,24D  d  0,6D 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
Baseia-se no diâmetro da impressão produzida no material. 
Carga e material da esfera depende da dureza do material ensaiado. 
Relação carga – diâmetro deve seguir normas aplicáveis. 
A espessura mínima do corpo de prova depende da carga aplicada. 
Método usado em metais não ferrosos, fofo, aços e em peças não temperadas. 
 
 
HB = 2 F 
 π D ( D - √D2 - d2 ) 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
•Há tabelas que fornecem o valor da dureza Brinell a partir dos diâmetros da impressão em 
função da carga utilizada e do diâmetro da esfera. Quanto maior o diâmetro da calota 
impressa mais mole é o material 
Exigência: 
0,24D  d  0,6D 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
 HB = 2 F 
 π D ( D - √D2 - d2 ) 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
 HB = 2 F 
 π D ( D - √D2 - d2 ) 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
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Tabela para o cálculo da dureza Brinell 
32 
33 
MUDANÇA DO DIÂMETRO 
DO PENETRADOR 
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SELEÇÃO DA CARGA EM FUNÇÃO DO DIÂMETRO DO PENETRADOR DO 
MATERIAL ENSAIADO 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL- P/D2 = MAT. 
P/D2 Dureza 
Kgf/mm2 
Materiais Ensaiados 
30 90-415  Aços e ferros fundidos 
10 30-140 - Cobre, alumínio e suas ligas mais duras 
5 15-70 - Ligas anti-fricção, cobre, alumínio e suas ligas 
mais moles 
2,5 Até 30 - Chumbo, estanho, antimônio e metais patentes 
Diâmetro da Esfera 
D em mm 
P= 30D2 
Kgf 
P= 10D2 
Kgf 
P= 5D2 
Kgf 
P= 2,5D2 
Kgf 
10 3000 1000 500 250 
5 750 250 125 62,5 
2,5 187,5 62,5 31,2 15,6 
ENSAIO DE DUREZA BRINELL 
REPRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS 
 _ _ _ _ HB _ _ _ _ / _ _ _ _/ _ _ _ _ 
 
 1 2 3 4 5 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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CAMPO DESTINO 
1 Número da dureza 
2 Símbolo da dureza Brinell 
3 Diâmetro da esfera 
4 Carga aplicada 
5 Tempo de aplicação da carga 
Condição 
padrão de 
ensaio 
 esfera = 10mm 
carga = 3000kgf 
duração de aplicação 
da carga = 15s 
Representação 
 do 
 resultado 
Utilizar apenas 
campo 1 + campo2 
ENSAIOS MECÂNICOS – DUREZA BRINELL 
CUIDADOS ESPECIAIS 
1. Espessura do cp no mínimo 10x a profundidade da impressão 
2. Raio de curvatura da superfície, no mínimo 5x o diâmetro da esfera 
3. Distância da extremidade da superfície até o centro da impressão deve ser 
no mínimo 2,5x o diâmetro da impressão 
4. Distância entre centros das impressões deve ser de no mínimo 4x o diâmetro 
da impressão 
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