Dureza (Grupo 4) - Propriedades Mecânicas dos Materiais - Mecânica dos Sólidos 2

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DUREZA 
MECÂNICA DOS SÓLIDOS II 
 
Andre Duarte, Arthur Alves, Júlio Vinícius, 
Hildebrando Rocha, Rafael Matos, 
Bacharelado Interdisciplinar em Ciências e 
Tecnologia 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
– UFRN – Natal/RN – Brasil 
andre.duarte90@hotmail.com​, 
arthur_felix1@hotmail.com​, 
julio227@ufrn.edu.br​, 
hildebrandofer@yahoo.com.br 
r.matosdesouzamecanico@gmail.com 
 
Resumo 
A propriedade mecânica denominada 
dureza é largamente utilizada na 
especificação de materiais, nos estudos, 
pesquisas mecânicas, metalúrgicas e na 
comparação de materiais [2]. Posteriormente 
será abordado neste presente trabalho os tipos 
de ensaios, os quais possuem três tipos 
principais, são eles: por penetração, choque e 
risco. 
 
Palavras-chave​: Dureza, Ensaios, 
Propriedade Mecânica. 
 
Abstract 
The mechanical property known as hardness 
is widely used in the specification of 
materials, in studies, mechanical research, 
metallurgy and in the comparison of 
materials. Later on, the types of tests, which 
have three main types, will be addressed in 
this work: penetration, shock and risk. 
 
Keywords: ​hardness, test, mechanical 
property. 
 
1) INTRODUÇÃO 
 
Dureza é uma propriedade mecânica 
de um material para determinar quanta 
resistência esse material tem a uma 
deformação plástica. Outra forma simples de 
comentar a dureza é a capacidade que um 
material tem de riscar um outro material. O 
material que risca é mais “duro” que o 
material que é riscado. De modo geral, a 
definição de dureza é, de certa forma, variada, 
uma vez que irá depender de qual parâmetro 
está sendo levado para essa caracterização. Os 
parâmetros podem ser: resistência à 
deformação plástica, resistência à penetração, 
resistência e tratamento térmico, resistência 
ao desgaste. 
Baseado no exposto mais acima, a 
dificuldade na determinação de dureza, 
criou-se a necessidade de testes de dureza que 
abrangessem, englobassem, as características 
de dureza buscada. Assim, os testes de dureza 
foram divididos em três grupos: 1) dureza por 
penetração, 2) dureza por choque e 3) dureza 
por risco. Cada um sendo melhor explicado 
no decorrer do trabalho aqui apresentado. 
 
2) ENSAIOS POR PENETRAÇÃO 
 
2.1) ENSAIO DUREZA ROCKWELL 
 
Ensaios de dureza por penetração são 
os mais comumentes utilizado e citado nas 
especificações técnicas. A norma 
internacional ASTM E18, “standard test 
methods for Rockwell Hardness of 
Metallic materials” prove os 
requerimentos para os testes de ensaio 
Rockwell. 
O ensaio Rockwell é bem simples de 
executar e não requer habilidades 
especiais para tal. O resultado é lido 
diretamente na máquina. “A dureza 
Rockwell pode ser realizada em dois tipos 
de máquinas, que só se diferenciam pela 
precisão de seus componentes, tendo 
ambas a mesma técnica de operação: a 
máquina-padrão mede a dureza Rockwell 
comum e a máquina mais precisa mede a 
dureza Rockwell superficial” [2]. 
Esse ensaio permite avaliar a dureza 
de variados metais, dos mais moles aos 
mais duros [5]. 
O ensaio se baseia numa impressão 
penetrante provocada por um indentador 
do tipo esfera ou cônico. O do tipo esfera 
sendo de aço temperado e o cônico de 
cone diamante com 120 graus de 
conicidade [6]. 
 
mailto:andre.duarte90@hotmail.com
mailto:arthur_felix1@hotmail.com
mailto:julio227@ufrn.edu.br
mailto:hildebrandofer@yahoo.com.br
 
 
 
 
Com qualquer um dos dois 
indentadores, uma carga menor é aplicada 
para marcar uma posição de contato no 
corpo de prova. Logo após é aplicada uma 
carga maior. Depois de aplicada a carga 
maior, a profundidade de impressão é 
indicada em forma de um número de 
dureza direto na máquina [2]. 
A especificação da dureza Rockwell é 
realizada pelo símbolo HR (hardness 
rockwell) seguido pela letra de 
identificação de uma escala específica. A 
dureza também utiliza diversas escalas 
independentes, que são dependentes por 
sua vez da penetração. Um número alto de 
dureza corresponde a uma baixa 
penetração enquanto um número baixo de 
dureza corresponde a uma alta penetração 
[2]. 
 
Escala Cor Carga penetrador faixa 
A 60 Diamante 20 a 80 HRA 
C 150 Diamante 20 a 70 HRC 
D 100 Diamante 40 a 77 HRD 
B 100 Esf 1,58mm 20 a 100 HRB 
E 100 Esf 3,17mm 70 a 100 HRB 
F 60 Esf 1,58mm 60 a 100 HRF 
G 150 Esf 1,58mm 30 a 94 HRG 
H 60 Esf 3,17mm 80 a 100 HRH 
K 150 Esf 3,17mm 40 a 100 HRK 
 
Escala Utilização 
A Carbonetos, folhas de aço com fina camada 
C Aço titânio, aços com camada endurecida 
D Chapas finas de aço com média camada 
end 
B Ligas de cobre, aços brandos, aluminio 
E Ferro fundido, ligas de aluminio 
F Ligas de cobre recozidas, folhas finas 
metal 
G Ferro maleável, cobre-niquel-zinco 
H Aluminio, zinco, chumbo 
K Metais de mancais e outros muito moles 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A relação matemática da dureza Rockwell 
é uma equação do tipo: 
 
R 1 2ΔpH = C − C 
 
 
Onde C1 e C2 são constantes para cada 
escala e é a diferença em milímetros pΔ 
de profundidade [2]. 
 
2.2) ENSAIO DUREZA BRINELL 
 
Dureza Brinell é outra dureza por 
penetração e é o tipo mais usado de ensaio 
até dias atuais. É denominado por HB 
(hardness brinell). 
No ​ensaio de dureza de Brinell uma 
esfera de aço é comprimida com uma 
carga Q lentamente sobre a superfície 
plana, limpa e polida de um metal por um 
determinado tempo [2]. 
A dureza Brinell (HB) é a relação 
entre a carga aplicada (F) e a área da 
calota esférica impressa no material 
ensaiado (Ac): 
 
BH = FAc 
 
 πDpcA = 
iâmetro da esfera em mmD = d 
rofundidade da calotap = p 
 
BH = FπDp 
 
Como a profundidade p é muito menor 
que o diâmetro D, utiliza-se uma 
expressão matemática entre p e d para 
chegar a uma equação para o cálculo da 
dureza Brinell: 
BH = 2F
πD(D−√D −d )2 2
 
 
 
HB = dureza Brinell 
F = carga aplicada sobre a esfera, em kgf 
D = diâmetro da esfera, em mm 
D = diâmetro da calota, em mm 
 
Para um bom resultado, a relação P/D² 
deve permanecer constante, além disso a 
medição do diâmetro da impressão deve 
ser realizada em pelo menos duas 
direções. 
 
 
 
 
2.3) ENSAIO DUREZA KNOOP E 
VICKERS 
 
2.3.1) ENSAIO DE DUREZA 
VICKERS 
 
Este método leva em conta a relação ideal 
entre o diâmetro da esfera do penetrador 
Brinell e o diâmetro da calota esférica 
obtida, e vai além porque utiliza outro tipo 
de penetrador, que possibilita medir 
qualquer valor de dureza, incluindo desde 
os materiais mais duros até os mais moles. 
A dureza Vickers se baseia na resistência 
que o material oferece à penetração de 
uma pirâmide de diamante de base 
quadrada e ângulo entre faces de 136º, sob 
uma determinada carga [11]. 
 
Imagem 4: pirâmide de base quadrada 
e área de impressão [11] 
 
A dureza Vickers se baseia na 
resistência que o material oferece à 
penetração de uma pirâmide de diamante de 
base quadrada e ângulo entre faces de 136º, 
sob uma determinada carga.O valor de dureza 
Vicker (HV) é o quociente da carga aplicada 
(F) pela área de impressão (A) deixada no 
corpo ensaiado.[11] 
 
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) formadas pelos vértices 
opostos da base da pirâmide [11]. 
 
Imagem 5: Imagem gerada através de 
um microscópioacoplado na máquina que faz 
o ensaio Vickers para determinar as medidas 
diagonais (d1 e d2) formados pelos vértices 
da pirâmide de impressão. [11] 
 
Conhecendo as medidas das diagonais, é 
possível calcular a área da pirâmide de base 
quadrada (A), utilizando a fórmula: 
 
 
 
Voltando à fórmula para cálculo da HV, e 
substituindo A pela fórmula acima, temos: 
 
Como “d” corresponde a diagonal média, 
temos que: 
 
 
2.3.2) ENSAIO DE DUREZA 
KNOOP 
 
O método Knoop é utilizado para a medição 
de dureza sobre áreas muito pequenas, 
microdureza, na qual um penetrador de 
diamante, com formato piramidal, é 
pressionado contra uma superfície 
devidamente polida [12]. 
 
A dureza Knoop é dada pela fórmula: 
 
onde “P” é a carga aplicada em kgf, “A” é a 
área superficial de impressão em mm2, “L” é 
o comprimento da impressão (em mm) ao 
longo do maior eixo e “Cp” é um fator de 
correção relacionado ao formato do 
penetrador (idealmente 0,070279) [12]. 
 
A carga aplicada fica em torno de 1 e 1.000 g 
e a impressão é medida sob microscópio [12]. 
 
 ​4) ENSAIO POR RISCO 
 
Esse tipo de medida de dureza 
proporciona vários minerais e outros 
materiais quanto a possibilidade de um riscar 
o outro. A escala de dureza mais antiga para 
esse tipo é a escala de Mohs pela qual 
consiste em uma tabela de 10 minerais 
arranjados na ordem crescente de 
possibilidade de ser riscado pelo mineral 
seguinte [2]. Nesta figura observa-se as 
respectivas durezas dos principais minerais. 
 
 
Imagem 6: Escala de Mohs, acervo do autor 
 
Vale salientar que, para os metais, essa escala 
não é conveniente devido o fato de que 
pequenas diferenças diferenças de dureza não 
são precisamente acusadas por esse método 
[2]. 
 
5) ENSAIO POR CHOQUE (DUREZA 
SHORE) 
 
O Ensaio por choque consiste em um teste de 
dureza dinâmica, no qual um ​ê​mbolo com 
uma ponta de diamante é solto em queda livre 
para impacto com o corpo de prova, o nível 
de dureza é medido de acordo com a altura do 
rebote após o impacto que varia entre 0 a 140, 
quanto maior a altura de rebote mais dureza o 
material terá, este tipo de ensaio é indicado 
para medição da dureza em peças usinadas ou 
já acabadas, principalmente em aços [2]. 
 
 
 Imagem 7: ​Relação entre Dureza shore e limite 
de resistência de alguns aços [2]. 
 
6) CONVERSÃO DA DUREZA 
 
É muito relevante converter a dureza medida 
em outra escala de dureza. Contudo, uma vez 
que a dureza não é uma propriedade bem 
definida dos materiais, e em razão dos 
diferentes métodos experimentais e técnicos 
utilizados, não foi desenvolvido um sistema 
de conversão abrangente. Os dados de 
conversão de dureza, foram feitos de forma 
experimental, e foi observado que depende do 
tipo e características relevantes deste material. 
Os dados de conversão existentes mais 
confiantes são para aplicações dos aços, para 
as escalas Brinell, Rockwell, Knoop e Mohs. 
É necessário ter cuidado ao utilizar a tabela de 
conversões para que não seja, extrapolados os 
valores de conversão de uma liga para outra. 
Imagem 8: Coeficientes para conversão de 
HR e HB [2] 
 
De acordo com a tabela acima (imagem - 7), 
verifica-se, por exemplo, para a escala 
Rockwell B, C1=130, ΔQ = 90 kgf, isto é, 
(100-10) e D = 1,588 mm. 
 
HR​b ​= 130 - 9000/HB​. 
 
A expressão utilizada pode não coincidir com 
os valores da tabela de conversão existentes, 
pois, os coeficientes C1 e C2 são 
experimentais e as medidas de dureza estão 
sujeitas a erros operacionais, em particular a 
dureza Brinell. 
 
 
7) RELAÇÃO ENTRE DUREZA E 
RESISTÊNCIA À TRAÇÃO 
 
Devido dureza e resistência a tração terem 
propriedades semelhantes (dureza pelo 
apresentado anteriormente neste trabalho e 
resistência à tração sendo o ponto máximo do 
gráfico de tensão-deformação) pode-se dizer 
que essas duas características/propriedades 
são proporcionais. Ambos são indicadores de 
resistência de um metal à deformação plástica 
 
 
 
Imagem 9: Relação entre dureza e resistência 
a tração para aço, latão e ferro fundido [1] 
 
A dureza Brinell e a resistência à tração estão 
relacionados para a maioria dos aços pelas 
seguintes expressões: 
 
 LRT (MP a) , 5 x HB = 3 4 
 LRT (psi) 00 x HB = 5 
 
Equação 3: Relação entre dureza e resistência 
a tração [1] 
8) CONCLUSÃO 
 
Dada a proficuidade do tema, 
conclui-se que os ensaios abordados neste 
presente artigo são de extrema relevância nos 
seguimentos da engenharia. Evidenciamos 
ainda que os tópicos mencionados foram 
enriquecedores à disciplina de Mecânica dos 
Sólidos , uma vez que esta possui 
correlação aos autores. 
 
8) REFERÊNCIAS 
 
[1] Callister, Jr William D.; Rethwisch, 
David G. ​Ciência e Engenharia de 
materiais. Uma introdução. 9ª edição. 
LTC. 
 
[2] Souza, Sérgio Augusto de. ​Ensaios 
mecânicos de materiais metálicos. 5ª 
edição. 
 
[3] Liggett, Walter S.; Low, Samuel R.; 
Pitchure, David J.; Song, John. 
Capability in Rockwell C Scale hardness. 
Disponível em: 
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/article
s/PMC4877153/​. Acesso dia 18/10/2020. 
 
[4] Mendes, Vilson Berilli; Leta, 
Fabiana R. ​Automatic measurement of 
Brinell and Vickers hardness using 
computer vision techniques. XVII 
IMEKO Workd congress metrology in the 
3​rd​ Millennium. June 22-27, 2003. 
 
[5] Rijeza metalurgia. ​Conheça mais 
sobre dureza Rockwell. Disponível em: 
https://rijeza.com.br/blog/conheca-mais-s
obre-dureza-rockwell/​. Acesso dia 
18/10/2020. 
 
[6] Bertoldi, Evandro. ​Análise de 
ensaios de dureza Brinel e Rockwell em 
corpo de prova. Disponível em: 
https://www.fahor.com.br/publicacoes/sie
f/2014/Analise_de_ensaios_de_dureza.pdf
. Acesso dia 18/10/2020. 
 
[7] Castanho, Manuel Antonio Pires et 
all. ​Ensaio de dureza: caracterização 
metrológica dimensional de penetrador 
Rockwell C. Disponível em: 
http://repositorio.bom.org.br:8080/jspui/bi
tstream/2050011876/355/1/douglas-mamo
ru-yamanaka(315).pdf​. Acesso dia 
18/10/2020. 
 
[8] Mundo da metrologia. ​Dureza 
Rockwell: Por que medir a dureza dos 
metais?. Disponível em: 
http://www.mundodametrologia.com.br/2
020/04/dureza-rockwell-por-que-medir-du
reza.html. Acesso dia 18/10/2020​. 
 
[9] Labteste. ​Ensaio de dureza brinell. 
Disponível em: 
https://www.labteste.com.br/ensaio-durez
a-brinell​. Acesso dia 18/10/2020. 
 
[10] Mitsubishi. ​Tabela de comparação 
de dureza. Disponível em: 
http://www.mitsubishicarbide.com/applica
tion/files/8114/8185/3771/tec_hardness_c
omparison_pt-br.pdf​. Acesso dia 
18/10/2020. 
 
[11] ​Dureza Vickers. ​Disponível em: 
http://fuvestibular.com.br/​. Acesso dia 
21/10/2020. 
 
[12] Dureza Knoop. ​Disponível em: 
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Kno
op​ . Acesso dia 20/10/2020. 
 
 
 
 
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4877153/
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https://rijeza.com.br/blog/conheca-mais-sobre-dureza-rockwell/
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https://www.fahor.com.br/publicacoes/sief/2014/Analise_de_ensaios_de_dureza.pdf
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https://www.labteste.com.br/ensaio-dureza-brinell
https://www.labteste.com.br/ensaio-dureza-brinell
http://www.mitsubishicarbide.com/application/files/8114/8185/3771/tec_hardness_comparison_pt-br.pdf
http://www.mitsubishicarbide.com/application/files/8114/8185/3771/tec_hardness_comparison_pt-br.pdf
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http://fuvestibular.com.br/
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoop
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoop