O documento apresenta um relatório de ensaios mecânicos realizados em materiais metálicos na Universidade de Mogi das Cruzes em 2009. Foram realizados ensaios de dureza, tração e impacto em aços e apresentados os resultados obtidos nos testes.

1. UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
ADALBERTO VIEIRA DA COSTA
JURANDIR GUTIERREZ JR.
RICARDO MANTOVANI RODRIGUES
VIDAL DONIZETE DE PAULA E SILVA
ENSAIOS MECÂNICOS DE MATERIAIS METÁLICOS
MOGI DAS CRUZES, SP
19 DE NOVEMBRO 2009

2. UNIVERSIDADE DE MOGI DAS CRUZES
Jurandir Gutierrez Jr. – RGM - 52380
Vidal Donizete de Paula e Silva – RGM - 52714
Adalberto Vieira da Costa – RGM - 52908
Ricardo Mantovani Rodrigues – RGM - 53072
ENSAIOS MECÂNICOS DE MATERIAIS METÁLICOS
Relatório apresentado a Disciplina de: Desgastes Mecânicos no 4º
semestre do Curso de Tecnologia em Manutenção Industrial da
Universidade de Mogi das Cruzes, como Requisito Parcial à
Obtenção de nota bimestral.
Prof° Gerson de Faria Melo
MOGI DAS CRUZES, SP
19 DE NOVEMBRO 2009
ii

3. RESUMOQ
Este relatório apresenta uma breve introdução sobre Ensaios Mecânicos em
Materiais Metálicos, uma descrição geral sobre os vários tipos de Ensaios Mecânicos, e
especificamente informações sobre os ensaios de Dureza, Tração e Impacto, que foram os
Ensaios realizados, assim como os resultados obtidos nos Ensaios Mecânicos em Materiais
Metálicos realizados dia 31/11/2009 no Laboratório da Universidade de Mogi das Cruzes,
o relatório é encerrado com uma conclusão feita com as experiências dos alunos obtidas
durante os Ensaios.
Q Resumo do Relatório de Ensaios Mecânicos e Materiais Metálicos, de autoria de Jurandir Gutierrez Jr., Vidal
Donizete da Paula e Silva, Adalberto Vieira da Costa e Ricardo Mantovani Rodrigues ( Alunos da Universidade de Mogi das Cruzes),
realizados em 2009.
iii

4. ÍNDICE
iv
Página
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................v e vi
LISTA DE TABELAS ................................................................................................... vii
Capítulo
I INTRODUÇÃO.................................................................................. 1
Ensaios Mecânicos 1
Noções Sobre Normas Técnicas 2
Unidades – Sitema Internacional (SI) 3
Tipos de Ensaios Mecânicos 4
II DESCRIÇÃO SOBRE OS ENSAIOS MECÂNICOS ....................... 6
Ensaio de Dureza 6
Ensaio de Tração 14
Ensaio de Impacto 29
III PROCEDIMENETOS - APRESENTAÇÃO RESULTADOS........ 34
Ensaio de Dureza Rockwell 34
Ensaio de Tração 36
Ensaio de Impacto – Fratura Frágil 39
IV CONCLUSÃO.................................................................................. 42
Conclusão 42
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................43

5. LISTA DE FIGURAS
Figura Página
1. Relação entre Tensão e Dureza ........................................................................... 6
2. Deformação plástica na Dureza Brinell ............................................................... 8
3. Esquema de uma máquina de dureza Brinell....................................................... 10
4. Esquema de medida de Dureza Rockwell............................................................ 11
5. Esquema de uma Máquina de Dureza Rockwell ................................................. 12
6. Máquina utilizada no teste de Tração (UMC) (a) Fixação do corpo de
prova (b) ......................................................................................................... 14
7. Máquina de Tração Esquemática......................................................................... 14
8. Barra submetida a esforço de tração .................................................................... 16
9. Curva Tensão (s) x Deformação (ε) .................................................................... 17
10. Corpos de Prova para Ensaio de Tração segundo ABNT.................................. 18
11. Diagrama Tensão - Deformação ........................................................................ 19
12. Limite de elasticidade e de proporcionalidade .................................................. 21
13. Limite de Escoamento - Superior e Inferior ...................................................... 21
14. Limite de escoamento convencional n............................................................... 22
15. Limite de Resistência e de Ruptura ................................................................... 23
16. Metodo para determinação do valor de L para o alongamento.......................... 24
17. Método de determinação da estricção em corpos de prova
retangulares .................................................................................................... 25
18. Tipos de Fraturas ............................................................................................... 25
19. Determinação da Resiliência Hiperelástica ....................................................... 26
20. Energia para romper (modulo de tenacidade) um material (a) dúctil e
(b) frágil.......................................................................................................... 27
21. Comparação entre a Resiliência e a Tenacidade de dois aços ........................... 27
22. Determinação do Módulo de Tenacidade .......................................................... 28
23. Curva de tração .................................................................................................. 29
24. Máquina para ensaio de Impacto - Esquemática ............................................... 30
25. Máquina Charpy; (a) Máquina Izod; (b) Máquina de Impacto com
Tração (c) ....................................................................................................... 30
26. Corpos de Prova para Ensaio de Impacto, recomendados pela ASTM
e ABNT .......................................................................................................... 31
27. Temperatura de Transição ................................................................................. 31
28. Relação da Resistência de Impacto com a orientação das amostras.................. 32
v

6. 29. Relação da tensão de fratura com o tamanho de grão........................................ 33
30. Máquina utilizada nos testes de Dureza Rockwell; (a) Escala para
leitura da dureza (para Rockwell C escala preta central) (b) ......................... 34
31. Corpos de Prova para Dureza ............................................................................ 34
32. Pontos para verificação da dureza ..................................................................... 35
33. Unidade de Controle de Carga........................................................................... 36
34. Corpo de Prova .................................................................................................. 36
35. Estricção inicial.................................................................................................. 37
36. Ruptura............................................................................................................... 37
37. Estricção Final/Ruptura ..................................................................................... 37
38. Gráfico de Força - Deformação ......................................................................... 37
39. Máquina para Ensaio de Impacto....................................................................... 39
40. Mostrador da Escala........................................................................................... 39
41. Corpos de Prova Sharp para Ensaio de Impacto................................................ 40
42. Corpos de Prova após Ensaio de Impacto.......................................................... 41
vi

7. LISTA DE TABELAS
Tabela Página
1. Escala de Mohs .................................................................................................... 7
2. Relação P/D² ........................................................................................................ 9
3. Alguns tipos de escala de dureza Rockwell......................................................... 11
4. Modulo de Elasticidade de alguns Metais e Ligas à temperatura
ambiente ......................................................................................................... 20
5. Modulo de Resiliência para alguns Materiais...................................................... 22
6. Modulo de Tenacidade de algumas Ligas............................................................ 28
7. Teste de Dureza Rockwell – Escala C - Resultados obtidos para vários
tipos de aços ................................................................................................... 35
8. Teste de Tração - Resultados obtidos para dois tipos de aços ............................. 38
9. Teste de Tração - Valores calculados para Tensão de Tração ( σ ) e
Deformação Linear ( ε ) ................................................................................ 38
10. Teste de Tração - Valores calculados para Alongamento total do
Corpo de Prova ( A ) e Estricção ( φ ) ........................................................... 38
11. Ensaio de Impacto - Resultados obtidos para vários tipos de materiais ............ 41
vii

8. CAPÍTULO I
INTRODUÇÃO
Ensaios Mecânicos
Com o passar dos tempos, o melhor entendimento e conhecimento dos materiais
(metais), o desenvolvimento de novas ligas e a enorme gama de aplicações possíveis com
os materiais, foram e estão sendo desenvolvidos e padronizados ensaios mecânicos e
metalúrgicos para testar os materiais e os produtos metálicos.
As principais propriedades mecânicas dos materiais obtidas por ensaios, são:
Resistência (tensão que aceita o material), Elasticidade (deformação possível, com a
aplicação de uma determinada tensão e retorno as características originais, após a retirada
desta tensão), Plasticidade (capacidade de sofrer deformação permanente sem
rompimento), Resiliência (capacidade de absorver energia) e Tenacidade (energia total
para provocar fratura).
Os principais objetivos de se ensaiar um material (metal), vão desde obter
informações comparativas constantes sobre um determinado material, até o desenvolvimento
de novos materiais.
Podem-se relacionar as principais finalidades de ensaiar os materiais como sendo,
gerar informação técnica para consulta e comparação, tornar a qualidade dos materiais mais
uniformes em seu respectivo processo produtivo, agruparem-se os tipos de material, servir de
base de dados para uma correta determinação de qual material usar em um determinado
projeto de engenharia, servir de referencial comparativo entre locais de ensaio diferentes e
servir como balizador de resultados entre cliente e fornecedor.
Tecnicamente, podemos ainda, possibilitar ensaios laboratoriais, ganhar tempo
nas pesquisas, reduzir custos e reduzir tempos no desenvolvimento de projetos de
engenharia.
O controle de produção também pode ser realizado através de ensaios mecânicos e
o aperfeiçoamento de um material metálico pode ser estudado pelas suas propriedades
1

9. mecânicas. Analogamente, o projeto de uma peça e a seleção do seu material são feitos
tomando-se por base as propriedades mecânicas do material a ser usado.
Os ensaios mecânicos podem também servir para a comparação de materiais distintos e,
juntamente com a análise química do material, avaliar a grosso modo a história prévia de um
material desconhecido, sem a necessidade de um exame metalográfico mais demorado, isto é,
avaliar o tipo de material, o processo de fabricação e sua aplicação possível.
A classificação dos ensaios mecânicos e metalúrgicos subdivide-se em Destrutivos
e Não Destrutivos (quanto a Integridade Física do Produto); Estáticos, Dinâmicos e Carga
Constante (quanto a velocidade de aplicação da carga).
Os ensaios destrutivos promovem a ruptura ou a inutilização do material. Os
ensaios chamados não-destrutivos consistem em testar um dado material (peça metálica) sem
a necessidade de destruí-la, objetivando determinar seus limites operacionais máximos e
verificar se é necessária a sua substituição ou aceitável utilização por mais um dado período.
Este ensaio procura medir a deformação plástica, deformação elástica e a ruptura existente
em uma dada peça, detectando falhas internas da mesma. Na categoria dos ensaios
destrutivos, estão classificados os ensaios de tração, dobramento, flexão, torção, fadiga,
impacto, compressão e outros. O ensaio de dureza, que, embora possa, em certos casos, não
inutilizar a peça ensaiada, também está incluído nessa categoria. Dentre os ensaios não-destrutivos,
estão os ensaios com raios X, ultra-som, Magnaflux, elétricos e outros.
Noções Sobre Normas Técnicas
A expressão “norma técnica” é utilizada de modo genérico e inclui especificações
de materiais, métodos de ensaio e de análise, normas de cálculo e segurança, terminologia
técnica de materiais, de componentes, de processos de fabricação, simbologias para
representação em fórmulas e desenhos, padronizações dimensionais, etc.
Quando se trata da realização de ensaios mecânicos, o que mais se utiliza são as
normas referentes à especificação de materiais e ao método de ensaio.
Um método descreve o correto procedimento para se efetuar um determinado
ensaio mecânico. Desse modo, seguindo-se sempre o mesmo método, os resultados obtidos
para um mesmo material são semelhantes e reprodutíveis onde quer que o ensaio seja
executado. O método de ensaio fornece ainda os requisitos exigidos para o equipamento que
vai ser usado, além do tamanho e forma dos corpos de prova a serem ensaiados. O método de
ensaio define também os conceitos importantes relacionados ao ensaio em questão e
2

10. menciona como os resultados devem ser fornecidos em um relatório final. Para um mesmo
ensaio, não há diferenças significativas entre os métodos das várias associações mundiais de
normas técnicas, Todos eles procuram dar a mesma técnica de realização do ensaio.
As normas técnicas mais utilizadas pelos laboratórios de ensaios pertencem às
seguintes associações: ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), ASTM (American
Society for Testing and Materials), DIN (Deutsches Institui für Normung), AFNOR
(Association Fran-çaise de Normalisation), BSI (British Standards Institution), ASME
(American Society of Mechanical Engineers), ISO (International Organization for
Standardization), JIS (Japanese Industrial Standards), SAE (Society of Automotive
Engineers), COPANT (Comissão Panamericana de Normas Técnicas), além de diversas normas
particulares de indústrias ou companhias governamentais.
Unidades - Sistema Internacional (SI)
De acordo com o Decreto n.° 81.621, de 03 de maio de 1978, ficou estabelecido o
uso, em todo o território brasileiro, do Sistema Internacional de Unidades, que compreende
sete unidades de base: metro (m), quilograma (kg), segundo (s), ampère.(Á), kelvin (K), mol
(mol) e candeia (cd), além de duas unidades suplementares: radiano (rd) e esterradiano (sr), estas
últimas para ângulos plano e sólido, respectivamente. As demais unidades usadas são
derivadas dessas mencionadas,
As unidades derivadas mais comumente usadas em ensaios mecânicos são as
seguintes: área (mm2 ou cm2, submúltiplos do m2); força (newton, N); pressão (N/mm2);
tensão (pascal, Pa, ou o múltiplo mega pascal, MPa); energia (joule, J); todas elas dentro do
SI. Além dessas, emprega-se também a unidade de pressão bar (bar), em vigor apenas
temporariamente, porém uma unidade muito cômoda para o caso de ensaio de pressão
interna. A unidade quilograma-força (kgf) ainda é empregada, pois seu uso ainda é muito
grande no Brasil, e também porque a grande maioria das máquinas disponíveis ainda possui
suas escalas nesta unidade. O mesmo se pode dizer quanto às unidades quilogrâmetro, kgf • m,
para energia, e kgf/cm2 e atmosfera (atm), para pressão ou tensão, assim como para algumas
unidades norte-americanas, que são a libra por polegada quadrada (psi) para tensão, e a
libra-pé (ft-lb) para energia, mencionadas em livros sobre ensaios mecânicos. Na
sequência temos os fatores de conversão dessas unidades.
3

11. 1N = 0,102 kgf
l kgf = 0,454
lb = 9,807 N
l MPa = 0,102kgf/mm2
l kgf/mm2 = l 422,27 psi = 9,807 MPa =9,807 N/mm2
l J = 0,102kgf- m l kgf • m = 7,233 ft-lb = 9,807 J
l kgf/cm2 = l atm = 14,222 psi = 0,09807 MPa = 0,9807 bar
1° = (x/180) • rd
Tipos de Ensaios Mecânicos
Ensaios de Tração
Consiste na aplicação de uma carga de tração crescente, em uma única direção,
em um dado corpo de prova, previamente preparado e normatizado, até a ruptura do
mesmo. Neste ensaio deseja-se medir a variação no comprimento em função da carga
aplicada. Muitos dados técnicos são obtidos com este ensaio e é um dos mais utilizados no
mundo metal-mecânico, os principais dados obtidos neste ensaio são Limite de Resistência
à Tração, Limite de Escoamento, Módulo de Elasticidade, Módulo de Resiliência, Módulo
de Tenacidade, Ductilidade, Coeficiente de Encruamento e Coeficiente de Resistência.
Ensaio de Compressão
Consiste na aplicação de uma carga compressiva, em uma única direção, em um
dado corpo de prova, previamente preparado e normatizado. Deseja-se determinar a
deformação linear obtida. Quando um material é submetido ao ensaio de compressão, a
relação entre tensão e deformação são semelhantes as obtidas no ensaio de tração.
Ensaio de Dureza
Consiste na impressão de uma pequena marca feita na superfície do material, com
a ajuda de uma ponte de penetração, que pode ser uma esfera de aço e/ou uma ponta de
diamante. A dureza do material (metal) é diretamente relacionada a marca deixada nesta
superfície, com a característica da marca e da carga aplicada. Simbolicamente
mencionando, em um ensaio de dureza simples, quanto menor for a marca, maior será a
dureza do material para uma mesma carga e vice versa.
4

12. Ensaio de Torção
Consiste na aplicação de carga rotativa em um corpo de prova, normalmente
cilíndrico. Mede-se o ângulo de deformação em função do momento torsor aplicado.
Ensaio de Flexão
Consiste na aplicação de carga em uma parte de uma determinada barra de
5
geometria padronizada.
Ensaio de Fluência
Consiste na aplicação de carga constante em um material durante um período de
tempo, submetido a temperatura elevada, com o objetivo de determinar a vida útil do
material, netas circunstâncias.
Ensaio de Fadiga
Consiste na aplicação de carga cíclica em um material (corpo de prova
normatizado). O objetivo é determinar quantos ciclos o material suporta antes de se
deformar ou romper.
Ensaio de Impacto
Consiste em aplicar carga pela queda de um martelo ou pêndulo, de uma altura
determinada, sobre um corpo de prova. Os mais conhecidos ensaios de impacto são o
Charpy (EUA) e o Izod (Europa). Objetivo, determinar a energia absorvida pelo material
antes de seu rompimento (fratura).
Ensaio de Tenacidade à Fratura
Consiste em um ensaio onde são testados os comportamentos de materiais que
possuem trincas, ou outros defeitos internos pequenos. Objetiva-se saber o quanto esses
materiais podem suportar até se deformar ou romper.

13. CAPÍTULO II
DESCRIÇÃO SOBRE OS ENSAIOS MECÂNICOS
Ensaio de Dureza
A dureza de um material é definida como a propriedade do material de resistir à
deformação elástica ou plástica em presença de outro material mais duro. A resistência à
penetração, oferecida pelo material, é principalmente uma função do seu módulo de
elasticidade e de suas características de encruamento.
O ensaio de dureza é um dos mais utilizados pela facilidade de realização e ausência de
destruição da amostra, pela possibilidade de avaliar as propriedades dos diferentes
componentes estruturais e camadas superficiais finas, por estabelecer uma relação entre os
resultados da prova de dureza e os dados de outros métodos de ensaio.
A dureza e a resistência à tração estão intimamente relacionadas, sendo o ensaio de dureza
comumente empregado na indústria substituindo o ensaio de tração Figura 1.
200 400 600
Dureza Brinell
150
100
Figura1 Relação entre Tensão e Dureza
Método para medida de Dureza
Os métodos existentes de medida de dureza se distinguem uns dos outros pela forma do
durômetro usado, pelas condições de aplicação da carga e pelo método de calculo da
6
Aços
Ferro fundido
Tensão
50

14. dureza. A escolha do procedimento de determinação da dureza depende de diferentes
fatores: da dureza do material a ser ensaiado, de suas medidas, da espessura da camada
superficial, etc.
Em função da velocidade com que se aplica a carga, os procedimentos de determinação da
dureza se dividem em estáticos e dinâmicos, e segundo o método de aplicação podem ser
de penetração ou de riscagem. Os mais utilizados são os de penetração estática.
Em todos os procedimentos de ensaio de dureza é importante preparar a superfície da
amostra. Esta superfície deve estar livre de defeitos (casca de oxidação, desprendimento de
material, abaulamento, etc.). A exigência da qualidade da superfície depende do durômetro
e da magnitude da carga aplicada. Nos métodos estáticos existem diferentes tipos de
ensaio: dureza Brinell, Rockwell, Vickers é por riscagem (pouco utilizável). No método
dinâmico: ressalto (dureza Shore).
Dureza por Riscagem
A dureza por este método é determinada através do comportamento do material ao ser
riscado por outro de dureza conhecida. Este método é usado geralmente em geologia na
identificação de minerais, para isto utilizam minerais padronizados e relacionados em
tabela chamada de escala de Mohs, Tabela 1.
Tabela 1: Escala de Mohs
Minério Escala Composição
Talco 1 3MgO4SiO2H2O
Gesso 2 (Ca SO4 )2H2O
Calcita 3 CaCO3
Fluorita 4 CaF3
Apatita 5 Ca(PO4)3(OH,F,Cl)
Ortoclásio 6 KAlSiO3O8
Quartzo 7 SiO2
Topázio 8 Al2SiO2(OH,F )2
Corindo 9 Safira
Diamante 10 Carbono
Esta escala não é utilizada para metais. As maiorias dos metais estão classificados entre os
valores 4 e 8 e pequenas diferenças de dureza não são precisamente acusadas.
7

15. Dureza por Ressalto
É um método dinâmico de determinar a dureza. O mais conhecido é o método de rebote
elástico do martelo (Dureza Shore). A dureza é determina através de um pequeno martelo
com ponta de diamante que cai livremente sobre a superfície do corpo de prova de uma
determinada altura A altura do rebote depois do choque é alterada devido a perda de
energia cinética do peso, energia absorvida pelo corpo de prova para ocorrer deformação
elástica e plástica no lugar do impacto.
Dureza Brinell
O ensaio de dureza Brinell consiste em aplicar uma carga sobre uma esfera de aço com
diâmetro(D) e dureza maior que 850 Kgf/ mm2,apoiada na superfície plana, polida e limpa
da amostra, durante um tempo (t). A penetração da esfera de aço (durômetro) deforma o
material e produz uma impressão com a forma de uma calota esférica cujo diâmetro (d) é
medido com micrômetro óptico.
Na superfície da amostra sob o durômetro, se realiza uma intensa deformação plástica,
Figura 2, e o diâmetro da calota resulta tanto menor quanto maior a resistência do material
da amostra à deformação efetuada pelo durômetro. O coeficiente da dureza Brinell,
equação 01, é dado em função do diâmetro (d) médio da impressão, medidas de dois
diâmetros, em ângulo reto, e é a relação da carga aplicada pela área da calota (A) (Kgf/
mm2).
8
d
D
1 1
2
π
P
D
P
A
HB

2 2

    

    





− −
= =
(01)
Figura2 Deformação plástica na Dureza Brinell.
Para os ensaios de dureza Brinell utiliza-se durômetros com diâmetros de 2,5; 5 e 10 mm,
as cargas aplicadas de 500 a 3000 kgf. Ao determinar a dureza com um durômetro cujo D
= 10 mm, com uma carga P = 3000 kgf e tempo de t = 10 s, o número de dureza se anota

16. como HB400, HB250, HB500, etc. em caso de outras condições de ensaio, o índice HB se
completa com cifras que indicam o diâmetro da esfera (mm), a carga (Kgf) e o tempo (s).
Por exemplo, HB 5/750/30 – 350. Este é o número de dureza Brinell (350), obtido com
uma esfera com D = 5 mm, carga de 750 Kgf, durante 30s.
O ensaio Brinell pode ser usado para ensaiar materiais com dureza de HB8 até HB450. Se
a dureza for maior o durômetro sofre uma deformação residual que ultrapassa a tolerância
normalizada.
A espessura da amostra não deve ser menor que 10 vezes a da impressão. A distância
medida do centro da impressão até as bordas da amostra deve ser maior que 2,5d e a
distância entre os centros de duas impressões próximas deve ser no mínimo igual a 4d.
Da equação 01 se deduz que a fim de obter valores iguais de HB ensaiando uma mesma
amostra com esferas de diferentes diâmetros, as relações P/D² e d/D devem ser constantes.
A relação d/D se mantém constante dentro dos limites 0,3 – 0,6 (0,3D < d < 0,6D). Para se
obter impressão de dimensões ótimas, é imprescindível eleger corretamente a relação entre
a carga e o diâmetro da esfera. A magnitude da relação P/D² depende da dureza do material
Tabela 2. Conhecendo os valores predeterminados de P e D e medindo d, se encontra o
número de dureza, por tabelas normalizadas.
Tabela 2: Relação P/D²
P/D2 Dureza
30 HB > 130
10 HB 35 – 130
2,5 HB < 35
A dureza Brinell é determinada em instrumentos especiais como mostra a Figura 3.
9

17. Figura3 Esquema de uma máquina de dureza Brinell.
1 - volante; 2 -,parafuso de ajuste; 3 – escala para prefixar o tempo de aplicação da carga; 4
– botão de conexão; 5 – mesa de apoio; 6– suporte para o durômetro; 7 – anel de apoio; 8 –
casquilho; 9 – mola; 11 – lâmpada; 12 e 15– barras; 14 – microcomputador; 17 – biela; 18
– pesos; 19 – manivela; 20 – redutor; 21 – motor elétrico
Para muitos metais e ligas metálicas existe entre HB e sresist uma relação linear sresist =
xHB. O coeficiente de proporcionalidade x é tanto maior quanto menor é o grau de
deformação uniforme e depende também das propriedades elásticas do material. Para a
maioria das ligas de alumínio x @ 0,25, para aços x @ 0,35.
Dureza Rockwell
Neste ensaio, a impressão é feita através de um cone de diamante com ângulo de 1200 e
ponta levemente arredondada com raio igual a 0,2 mm ou esfera de aço com diâmetros de
1/16 e 1/8. A amostra é submetida à ação sucessiva de cargas: uma previa Po e outra total
P1 (carga básica). A carga total é:
10
P = Po + P1.
A quantidade de dureza Rockwell é medida em unidades convencionais e é igual a
magnitude da profundidade de penetração do durômetro. O esquema da determinação da
dureza Rockwell com durômetro de diamante é mostrado na Figura 4.

18. Figura4 Esquema de medida de Dureza Rockwell.
No início é aplicada uma carga prévia Po = 10 Kgf, que se mantém até o final do ensaio,
para a ajustagem do zero no marcador e depois a carga total (P). A vantagem deste ensaio é
por ser um processo rápido, de fácil de execução e isento de erros pessoais, já que os
valores de medida da dureza são lidos diretamente na máquina.
A dureza Rockwell é determinada por diversas escalas conforme o tipo de penetrados e
carga usada Tabela03.
Tabela 3: Alguns tipos de escala de dureza Rockwell.
Escala Durômetro Cargas Limite de dureza
A Diamante 60 Kgf 70-85
C Diamante 150 Kgf 20-67
D Diamante 100 Kgf
B Esfera de aço 1/16 100 Kgf 25-100
F Esfera de aço 1/16 60 Kgf
G Esfera de aço 1/16 150 Kgf
E Esfera de aço 1/8 100 Kgf
O valor de medida da dureza é um número adimensional, corresponde a profundidade de
penetração e não uma relação de carga e área da impressão como na dureza Brinell. A
dureza Rockwell se escreve do mesmo modo que a Brinell; HRC 65, HRB 30, HRA 80,
etc.
A Figura 5 mostra uma máquina de ensaio de dureza Rockwell.
11

19. Figura5 Esquema de uma Máquina de Dureza Rockwell.
1 - travessa; 2 - suspensão; 3 e 18 amortecedor;– escala para prefixar o tempo de aplicação
da carga; 4 – alavanca; 5 manilla; 6– parafuso; 7 – tampa; 8 – alavancas; 9 – prisma; 10 –
indicador; 11 – volante; 12 – chaveta; 13 – casquilho; 14 – bancada; 15– pesos; 16 –
pontal; 17 –parafuso de elevação; 19 – molas; 20 –suporte; 21 a 23 – mesas de apóio
Dureza Vickers
No ensaio de dureza Vickers é utilizado um durômetro de diamante na forma de uma
pirâmide de base quadrada, com ângulos entre as faces apostas de 136o. Depois de retirada
a carga (P), mede-se a diagonal (L) da impressão. O número de dureza é determinado
como a razão entre a carga aplicada e a área da impressão equação 02.
12
P
[ 2 ]
2 Kgf/mm
L
HV =1,8544 (02)
Como resultado do ensaio, apenas a diagonal da impressão é medida, com precisão de 0,01
mm e conhecendo a carga aplicada é possível encontrar o valor da dureza mediante tabelas
padronizadas. Os resultados obtidos com esta escala são aproximadamente iguais aos
valores da escala Brinell, dentro do intervalo de 250 a 600.
O ensaio Vickers utiliza cargas que variam de 1 a 120 kg. A existência de uma carga
relativamente pequena e de pouca profundidade de penetração do durômetro condicionam
a necessidade de uma preparação minuciosa da superfície, a amostra deve estar polida e

20. sem encruamento. A espessura mínima da amostra a ensaiar deve ser maior que 1,2 vez a
diagonal para os aços e 1,5 vez para os metais não ferrosos e suas ligas.
Micro Dureza
O método de micro dureza se emprega para determinar a dureza de volumes de materiais
microscópicos, em peças muito pequenas, camadas superficiais e recobrimentos finos e
principalmente em medir a dureza de fases separadas ou estruturas dos componentes das
ligas.
O ensaio produz uma impressão microscópica no material aplicando cargas de 1 a 10 gf em
durômetros Vickers ou Knoop. Para o ensaio Vickers utiliza-se a técnica anterior. Para o
ensaio Knoop, utiliza-se um penetrador de diamante na forma de pirâmide alongada, onde
a relação da diagonal maior (L) com a menor é 7:1.
O valor da micro dureza se determina pela equação 03.
13
kgf
14,229 Q 1000
HK ×
= (03)
2 mm2
L

21. Ensaio de Tração
A facilidade de execução e a reprodutividade dos resultados tornam o ensaio de
tração o mais importante de todos os ensaios, é o ensaio que promove o maior número de
propriedades mecânicas dos materiais.
A aplicação de uma força num corpo sólido promove uma deformação do material
na direção do esforço e o ensaio de tração consiste em submeter um material a um esforço
que tende a esticá-lo ou alongá-lo. Geralmente, o ensaio é realizado num corpo de prova de
formas e dimensões padronizadas, para que os resultados obtidos possam ser comparados ou,
se necessário, reproduzidos. Este corpo de prova é fixado Figura 6 (b) numa máquina de
ensaio Figura 6(a) e Figura 7, que aplica esforços crescentes na sua direção axial, sendo
medidas as deformações correspondentes por intermédio de um aparelho especial (o mais
comum é o extensómetro), Os esforços ou cargas são medidos na própria máquina de ensaio
e o corpo de prova é levado até a sua ruptura.
(a) (b)
Figura 6 Máquina utilizada no teste de Tração (UMC) (a) Fixação do corpo de prova (b).
14
Figura 7 Máquina de
Tração esquemática
Célula de carga
Corpo de prova
Travessão móvel

22. Com esse tipo de ensaio, pode-se afirmar que praticamente as deformações
promovidas no material são uniformemente distribuídas em todo o seu corpo, pelo menos até
ser atingida uma carga máxima próxima do final do ensaio e, como é possível fazer com que
a carga cresça numa velocidade razoavelmente lenta durante todo o teste, o ensaio de tração
permite medir satisfatoriamente a resistência do material. A uniformidade da deformação
permite ainda obter medições precisas da variação dessa deformação em função da tensão
aplicada. Essa variação, extremamente útil para o engenheiro, é determinada pelo traçado da
curva tensão-deformação, a qual pode ser obtida diretamente pela máquina ou por pontos.
A uniformidade de deformações termina no momento em que é atingida a carga
máxima suportada pelo material, quando começa a aparecer o fenômeno da estricção ou
diminuição da seção do corpo de prova, nos casos de metais com certa ductilidade. A
ruptura sempre se dá na região estrita do material, a menos que um defeito interno no
material, fora dessa região, promova a ruptura do mesmo, o que raramente acontece.
A precisão de um ensaio de tração depende, evidentemente, da precisão dos
aparelhos de medida de que se dispõe. Com pequenas deformações, pode-se conseguir uma
precisão maior na tensão do que quando são atingidas grandes deformações do material.
A velocidade do ensaio é geralmente dada pelos métodos estabelecidos pelas
diferentes Associações de normas técnicas; quando, porém, se realiza um ensaio de tração
para fins de estudo ou pesquisa, essa velocidade pode ser alterada, conforme o caso. Essa
velocidade é muito importante e dela dependem alguns resultados numéricos de
propriedades mecânicas obtidos pelo ensaio. Em geral, os métodos de ensaio especificam a
velocidade em torno de l kgf/rmn2 por segundo.
Ensaio de Tração Convencional
Tensão e Deformação
Na engenharia, define-se a tensão de tração convencional (s) como sendo a
resistência interna de um corpo de prova à uma força externa aplicada sobre ele por
unidade de área (Ao ). Em uma barra cilíndrica de seção transversal uniforme (Ao), com
uma distância (Lo) marcada ao longo de seu comprimento e submetida a uma força de
tração (F) Figura 8, tem-se que a tensão média de tração é dada pela equação 03. A tensão
média é pelo fato da tensão não ser uniforme sobre a área, essa não uniformidade é causada
15

23. pelo crescimento dos cristais dos materiais policristalinos. A unidade de medida da tensão
é dada em Kgf/mm2, libras/pol2 (psi) ,N/ m2 (Pascal).
16
Q
s = (03)
Ao
(Ao)
(F)
Figura 8 Barra submetida a esforço de tração.
A deformação é a variação de uma dimensão qualquer deste corpo de prova por
unidade da mesma dimensão quando submetido a um esforço determinada pela equação
04, onde e é deformação, (Lo) o comprimento inicial e (L) o comprimento final da
amostra. A deformação é adimensional.
0
L
L
L L
−
ε =
0 0
L
=
(04)
No início do teste ocorre uma deformação reversível do material, sendo que se a
carga for removida o material volta as suas dimensões originais, chamada deformação
elástica. Entretanto, se a carga aplicada for grande, o material não retorna mais as suas
dimensões originais, após a retirada da solicitação, ficando permanentemente deformado
(deformação plástica). Em qualquer fase, para continuar a deformação é necessário o
aumento da tensão aplicada. Na região plástica o material apresenta o fenômeno de
encruamento, ou seja, o material é endurecido pela ação da deformação. Em seguida, a
tensão atinge um valor máximo que pode ser suportado pelo material com deformação
homogênea, a partir deste valor, ocorre uma deformação localizada na área de secção
transversal do corpo de prova (estricção), para metais com alguma ductibilidade. Depois
que a estricção teve início, a tensão convencional decresce com a deformação posterior até
que o corpo de prova se rompa (fratura), Figura 9.
Propriedades Mecânicas Obtidas no Ensaio
Quando um corpo de prova metálico é submetido a um ensaio de tração, pode-se
construir um gráfico tensão-deformação, pelas medidas diretas da carga (ou tensão) e da
deformação que crescem continuamente até quase o fim do ensaio. A relação entre a tensão

24. e a deformação na região elástica é linear para metais e cerâmicas e esta proporcionalidade
é descrita pela Lei de Hook, Figura 9 e determinada nas equações 05 e 06, onde (E) é uma
constante denominada módulo de Young ou módulo de elasticidade. Os materiais
apresentam anisotropia em relação ao módulo de elasticidade, pois este varia com a
orientação cristalina. Por exemplo, o ferro possui na direção [111] um módulo de
elasticidade igual a 29.000 Kgf/mm2 e na direção [100] igual a 13.000 Kgf/mm2. Para o
ferro policristalino, portanto, o valor médio do módulo de elasticidade é 21.000 Kgf/mm2.
Limite de Resistência
Fratura
Deformação
Tensão
Figura 9 Curva Tensão (s) x Deformação (ε).
s = E *e (05) ou e
17
s
E =
(06)
Normas de Ensaios
Para que os resultados dos ensaios sejam comparáveis entre si, deve existir uma
relação entre o comprimento e o diâmetro do corpo de prova.
No Brasil, o ensaio foi normalizado pela Associação Brasileira de Normas
Técnicas (ABNT) e recebe a designação NBR-6152 para produtos lisos.
Os corpos de prova podem ser secção circular ou retangular como na Figura 10.

25. Figura 10 Corpos de Prova para Ensaio de Tração segundo ABNT.
Normas para Ensaios de outros Produtos
Produtos acabados como barras ou arames podem ser ensaiados diretamente. Em
produtos como cabo, corrente não é necessário usinar corpos de prova, mas o limite de
escoamento, resistência, alongamento e estricção devem ser abandonados, são aplicadas
medições especificadas para cada produto.
Em materiais soldados o corpo de prova deve ter a solda no meio, o valor
registrado deve ser a carga de ruptura, pois o alongamento é afetado pela solda. Para se
medir a eficiência da solda deve-se dividir a carga de ruptura do material soldado pela
carga de ruptura do material base. Em solda mais resistente que o metal-base é usado nos
projetos o limite de escoamento e o alongamento do metal-base, caso contrário usa-se as
propriedades do material de solda.
18

26. Limite de Elasticidade – Modulo de Elasticidade
Elasticidade de um material é a sua capacidade de voltar à forma original em ciclo
de carregamento e descarregamento. A deformação elástica é reversível, ou seja,
desaparece quando a tensão é removida. A deformação elástica é conseqüência da
movimentação dos átomos constituintes da rede cristalina do material, desde que a posição
relativa desses átomos seja mantida.
Uma peça de aço, por exemplo, sob efeito de tensões de tração ou de compressão
sofre deformações, que podem ser elásticas ou plásticas. Tal comportamento deve-se à
natureza cristalina dos metais, pela presença de planos de escorregamento ou de menor
resistência mecânica no interior do reticulado.
Até certo nível de tensão aplicada, o material trabalha no regime elástico, isto é,
segue a lei de Hook e a deformação linear específica é proporcional ao esforço aplicado. A
proporcionalidade pode ser observada no trecho retilíneo do diagrama tensão-deformação,
Figura 11 e a constante de proporcionalidade é denominada módulo de deformação
longitudinal ou módulo de elasticidade. Ultrapassado o limite de proporcionalidade, tem
lugar a fase plástica, na qual ocorrem deformações crescentes sem variação de tensão
(patamar de escoamento). O valor constante dessa tensão é uma importante característica e
é denominada resistência ao escoamento.
Figura 11 Diagrama Tensão – Deformação.
Após o escoamento, a estrutura interna do aço se rearranja e o material passa pelo
encruamento, em que se verifica novamente a variação de tensão com a deformação
específica, porém de forma não-linear. A relação entre os valores da tensão e da
19

27. deformação linear específica, na fase elástica, é o módulo de elasticidade, cujo valor é
proporcional às forças de atração entre os átomos.
Sendo o módulo de elasticidade uma propriedade intrínseca do material, pode ser
utilizado a equação 06 a expressão matemática para cálculo dessas constantes é:
20
E = s (06)
e
O valor de (E), equação 06, é constante para cada metal ou liga metálica. Na
Tabela 4 vemos valores aproximados para alguns metais e ligas.
O modulo de elasticidade é a medida da rigidez do material; quanto maior o
módulo menor será a deformação elástica resultante da aplicação de uma tensão e mais
rígido será o metal.
Tabela 4: Modulo de Elasticidade de alguns Metais e Ligas à temperatura ambiente.
Limite de Proporcionalidade e de Elasticidade
A máxima tensão para a qual a Lei de Hook ainda é válida, é chamada de limite
de proporcionalidade (sp) indicada pelo ponto A na Figura 12.

28. selast.
sprop.
Figura 12 Limite de elasticidade e de proporcionalidade
A tensão da qual a deformação é elástica denomina-se de limite elástico (sel), é a
maior tensão que o material pode suportar sem deixar qualquer deformação permanente
quando o material é descarregado. A figura 12 mostra o fim da linearidade indicado pelo
ponto B.
Limite de Escoamento
A partir do limite de elasticidade o material entra no regime plástico. Para metais
dúcteis o início da deformação plástica é indicado por uma queda brusca na carga,
apresentando um ponto de escoamento superior (ses) e um inferior (sei), Figura 13.
Deformação
sesc. superior.
Figura 13 Limite de Escoamento - Superior e Inferior.
Quando não for possível determinar precisamente a tensão de escoamento, as
normas do ensaio especificam esta tensão como sendo aquela necessária para produzir uma
dada quantidade de deformação plástica convencional n de escoamento. Geralmente o
valor de n é especificado para 0,2% de deformação plástica para ligas metálicas que
possuem uma região de plasticidade muito pequena (aços ou ligas não ferrosas muito
duras), pode-se tomar n o valor de 0,1% ou mesmo 0,001% (caso dos moles). Para
materiais com grande plasticidade (Cobre e ligas de Cobre) o valor n é 0,5%. Por exemplo,
21
Tensão
O
sesc. inferior
Deformação
Tensão
O
B
A

29. o limite convencional de escoamento de 0,2% é obtido pela intersecção da curva com uma
reta, traça da paralela à porção elástica da curva tensão em função da deformação a partir
do ponto de deformação 0,2%, Figura 14.
Regime elástico
Regime plástico
Deformação
Tensão
sesc.
O
0,002
Figura 14 Limite de escoamento convencional n.
Resiliência
O material necessita absorver energia para produzir deformação elástica e plástica.
A quantidade de energia de deformação por unidade de volume quando a tensão vai de
zero até o limite de escoamento (so), isto é, durante a deformação elástica, é dada pelo
módulo de resilência. Para tensão uniaxial a energia é dada pela equação 07:
σ U
22
1
U = (07)
0 σxε x
2
e a equação 08 representa o módulo de resilência.
(08)
2E
σ
E
1
σ
2
1
σ ε
2
U
2
0
R
0
R = 0 0 = 0 =
Tabela 5: Modulo de Resiliência para alguns Materiais.

30. Limite de Resistencia
A tensão máxima suportada por um material, como mostra a Figura 15, é chamada
de limite de resistência (sR), é determinado pela formula 09 e dado em kgf/mm², o limite
de resistência serve para especificar o material, do mesmo modo que a análise química
serve para identificar o material e é sempre acompanhado por outras propriedades dos
metais e ligas.
Deformação
Tensão
O
sRes.
sRup.
Figura 15 Limite de Resistência e de Ruptura.
QR s R = (09) onde Qr é a carga máxima atingida no ensaio.
23
Ao
Alongamento, Estricção e Limite de Ruptura
Alongamento
No ensaio de tração convencional o cálculo do alongamento (A) leva em conta a
deformação total até a ruptura do corpo de prova. Assim, o valor de (L) da equação 10
100
L L
L
A
0
0 *
−
= (10)
que é composto pela deformação elástica (recuperada após a ruptura) + deformação durante o
escoamento + deformação plástica + deformação após atingir a carga máxima. A deformação
durante o escoamento + deformação plástica constituem o chamado alongamento uniforme,
devido à uniformidade da deformação até ser atingida a carga Qr equação 11. Depois de se
ultrapassar Qr, a deformação deixa de ser uniforme ao longo do comprimento do corpo de
prova, por causa do aparecimento nítido da estricção, que surge em virtude da maioria da
deformação ficar concentrada numa região mais fraca do material, aparecendo então
contrações laterais concentradas nessa região, eliminando a uniformidade da deformação.
Terminado o escoamento, o metal entra na fase plástica e o ensaio prossegue até ser
atingida uma tensão máxima suportada pelo metal, que caracteriza o final da zona plástica. O

31. limite de resistência, sr, do metal .(dado em kgf/mm2) é determinado pela expressão onde
Qr é a carga máxima atingida durante o ensaio.
24
Qr
s r = (11)
So
Após ser atingida a carga, Qr, entra-se na fase de ruptura do material, caracterizada
pelo fenômeno da estricção, que é uma diminuição muitas vezes sensível da secção transversal
do corpo de prova, numa certa região do mesmo. Quanto mais mole é o material, mais estrita
se torna a secção nessa fase. É nessa região que se dá a ruptura do corpo de prova, finalizando o
ensaio. Durante essa fase, a deformação torna-se não uniforme e a força deixa de agir unicamente
na direção normal à secção transversal do corpo de prova.
Figura 16 Metodo para determinação do valor de L para o alongamento.
Estricção
Após ser atingida a carga máxima, o estágio seguinte corresponde à fase de fratura
do material, caracterizado pelo fenômeno de estricção (j). O fenômeno de estricção ocorre
pela diminuição da secção transversal do material na região aonde vai se localizar a
ruptura, devido à deformação localizada, a estricção também é uma medida de ductilidade
então quanto maior for a porcentagem de estricção, mais dúctil será o metal. A tensão de
rompimento do material é chamada de limite de fratura ou ruptura. A estricção é medida
pela variação do diâmetro dos corpos de provas circulares pela equação 12.
100 (12)
A A
−
0 f ×
A
0
j =
Para corpos de prova retangulares, a estricção é medida pela variação das
dimensões transversais, conforme mostra a Figura 17, porém raramente utilizados.

32. Figura 17 Método de determinação da estricção em corpos de prova retangulares.
Limite de Ruptura
A carga que produz a ruptura do material é geralmente menor, que a carga
máxima do limite de resistência. A propriedade mecânica denominada limite de ruptura sf, é
dada pela equação 12 onde Qf é a carga de ruptura.
a b c
25
Qf
s f = (12)
So
Essa propriedade mecânica nunca é especificada por não caracterizar o material. Quanto mais
dúctil é o material, mais ele se deforma ou se alonga antes de romper, mais a carga, Qf,
diminui pelo decréscimo da secção final. Além disso, a carga Qs, é muito difícil de ser
determinada com precisão, devido não ser possível interromper o ponteiro da máquina no
instante exato da ruptura, para a leitura da carga. Quanto mais frágil o material, mais sf se
aproxima de sr e, no estudo da fratura frágil, muitas vezes se menciona sf em lugar de sr.
As fraturas podem ser:
Frágil: ocorre pela separação em duas partes, geralmente normal a tensão de tração, ao longo de
certos planos cristalinos Figura 18 a.
Muito Dúctil: fraturas em materiais muito moles, que apresentam uma grande deformação
plástica, rompem-se deixando as duas partes separadas apenas por um ponto Figura 18 b.
Dúctil: ocorre na maioria dos metais, nesta fratura ocorre nitidamente o fenômeno de
pescoçamento. A fratura também é chamada de taça - cone Figura 18 c.
Figura 18 Tipos de Fraturas.
A fratura frágil apresenta uma aparência granular e brilhante e a fratura dúctil uma
aparência transgranular e opaca.

33. Resiliência Hiperelástica e Tenacidade
Resiliência Hiperelástica
Se considerarmos a resiliência dentro da zona plástica, a energia acumulada, por
unidade de volume, no descarregamento de um ponto C, Figura 19, é maior que o modulo
de resiliência e á chamada resiliência hiperelástica. Essa energia é igual à área CDE da
figura, onde a linha CD é paralela à linha AO da zona elástica e CE é perpendicular ao eixo
das abscissas. A área CDE é maior que a área OAF.
Figura 19 Determinação da Resiliência Hiperelástica.
Tenacidade
Tenacidade de um metal e a sua capacidade de absorver energia na zona
plástica. A tenacidade é medida através do módulo de tenacidade, que é a quantidade de
energia absorvida por unidade de volume no ensaio de tração até a fratura, ou a
quantidade de energia por unidade de volume que o material pode resistir sem causar a
sua ruptura. A primeira definição leva em conta a energia até o final do ensaio, ao
passo que a segunda só vai até a carga máxima (limite de resistência) suportada pelo
metal.
A Figura 20 mostra essa quantidade de energia dada pela área total sob a curva
tensão-deformacão. Pode-se observar que o módulo de tenacidade compreende tanto a
resistência como a ductilidade do material. A Figura 21 mostra um exemplo de dois
materiais, um deles aço estrutural de médio carbono e o outro um aço para molas de alto
carbono. Por essa figura, pode-se verificar que um material com alto módulo de
resiliência tem, geralmente, um baixo módulo de tenacidade e vice-versa. Por causa do
26

34. alto limite de escoamento do aço para molas, seu módulo de resiliência é alto e, por
causa da maior ductilidade do aço estrutural, seu módulo de tenacidade é alto.
Figura 20 Energia para romper (modulo de tenacidade) um material (a) dúctil e
(b) frágil.
Figura 21 Comparação entre a Resiliência e a Tenacidade de dois aços.
O modulo de tenacidade pode ser calculada através da área sob curva de tensão
versus deformação. A figura 22 mostra uma curva de tração para aço ao Carbono. A área
sob curva pode ser dada aproximadamente pela equação 13, e representa a área entre os
pontos FGHI, mas a curva não representa o comportamento real na região plástica, porque
é baseada na área original do corpo de prova.
27
T r f U =s *e (13)

35. Figura 22 Determinação do Módulo de Tenacidade.
Para metais frágeis, como ferro fundido cinzento, com uma curva igual a mostrada
na Figura 20 b, o módulo de tenacidade é determinado pela equação 14, assumindo que a
28
2
curva seja uma parábola. T r f U = s *e
3
(14)
A unidade de Ur é kgf • mm/mm3. Como as equações acima envolvem o valor de e f
é conveniente especificar o comprimento inicial de medida para precisar bem a
deformação do metal na fratura.
Tabela 6: Modulo de Tenacidade de algumas Ligas.

36. Ensaio de Impacto
É um ensaio de esforço de natureza dinâmica, ou seja, a carga aplicada é de
maneira repentina e brusca, envolvendo a produção e a transferência de energia, realizando
trabalho nas partes que recebem o golpe. A curva s x e Figura 23 podemos obter as
seguintes propriedades: Resiliência que é a capacidade do material absorver energia
durante a deformação elástica e Tenacidade a capacidade de absorver energia durante a
deformação plástica até a ruptura.
Figura 23 Curva de tração.
O ensaio de impacto é muito utilizado para o estudo de fratura frágil nos metais,
principalmente quando submetidos a baixas temperaturas. É um ensaio apenas para
comparação entre materiais ensaiados nas mesmas condições, pois o seu resultado, medida
de energia absorvida, não fornece indicações seguras sobre o comportamento do metal ao
choque em geral, sendo necessários vários ensaios e a curva média para obtenção de
resultados mais precisos.
O principio básico do ensaio é a medida de energia absorvida pelo material para
se deformar, durante a ação do esforço de choque. Na equação 15 pode-se calcular esta
energia que é medida pela diferença da altura de um martelo antes e após o choque (DH) e
seu peso (P), conforme a Figura 24. Quanto menor a energia absorvida maior a tendência à
fragilidade do material.
29
U H P (15) abs = ×
a
a
b
a – Resiliência
b - Tenacidade
Deformação
Tensão de Tração

37. Figura 24 Máquina para ensaio de Impacto – Esquemática.
Figura 25 Máquina Charpy; (a) Máquina Izod; (b) Máquina de Impacto com Tração (c).
Corpo de Prova
Durante o ensaio de impacto é utilizado corpos de provas padronizados e provido
de entalhe para localizar a ruptura e produzir um estado de tensão triaxial produzindo uma
fratura com pouca deformação plástica. Existem dois tipos de ensaio de impacto; o ensaio
Charpy e o ensaio Izod, especificados pela norma americana E-23 da ASTM, sendo
diferenciados através dos entalhes. O ensaio Charpy apresenta entalhes na forma de V, U e
de fechadura invertida, localizados no centro do corpo de prova. O ensaio Izod, o entalhe é
na forma de V e localizado na lateral do corpo de prova Figura 26.
Além dos ensaios Charpy e Izod, existem outros ensaios menos utilizados como o
30
Mesnager e o Schnadt.
Mostrador
Posição inicial
Martelo
Posição final
Corpo de
prova

38. Figura 26 Corpos de Prova para Ensaio de Impacto, recomendados pela ASTM e ABNT.
Influência da Temperatura
A energia absorvida pelo material durante o impacto varia sensivelmente com a
temperatura. Quando a temperatura T1 for muito maior que a temperatura T2, o corpo de
prova com T1 absorve maior energia que o corpo de prova com T2, ou podendo absorver
praticamente a mesma energia quando T1 for um pouco maior que T2. Existe uma faixa de
temperatura relativamente pequena na qual a energia absorvida cai apreciavelmente,
definida como temperatura de transição, onde ocorre uma mudança no comportamento da
ruptura de dúctil para frágil ou vice-versa. Esta passagem não é repentina e é definida por
um intervalo de temperatura Figura 27. A temperaturas baixas, uma trinca pode se
propagar a uma velocidade maior que os mecanismos de deformação plástica, absorvendo
assim pouca energia. Em temperaturas mais altas ocorre deformação plástica antes da
fratura com absorção de energia.
1
2
3
4
5
Figura 27 Temperatura de Transição.
31
1- Fratura frágil em serviço
2- Fácil nucleação de trincas
3- Fratura mista
4- Fratura dúctil
5- Difícil nucleação e
propagação de trincas
-100 -20 20
Energia Absorvida (Kgf x
m)
Temperatura ºC

39. Os aços, como a maior parte dos metais CCC, absorvem mais energia ao romper
se de modo dúctil do que frágil, por isso, o ensaio de impacto e necessário para avaliar a
temperatura de transição do comportamento dúctil para o frágil que se observa a medida
que diminui a temperatura. A temperatura de transição varia com a taxa de carregamento.
Sendo assim, um aço deformado lentamente pode falhar ductilmente, enquanto que sob
impacto, fragilmente, já que não há chance de ocorrência de deformação plástica nesse
último. A temperatura de transição depende também da geometria da trinca. Para materiais
idênticos, quanto mais aguda for a trinca, maior será a temperatura aparente de transição.
Influência de Fatores na Temperatura de Transição
Composição Química
Quase todos os elementos são fragilizantes e aumentam a temperatura de
transição, sendo que o Mn é benéfico provavelmente por retirar o nitrogênio que é um
elemento fragilizante diminuindo assim a temperatura de transição, o Ti como formador de
nitrato e carboneto e Al por diminuir o contorno de grão, também abaixam a temperatura
de transição.
Orientação dos Corpos de Provas
Em produtos laminados ou forjados a resistência ao impacto varia com a
orientação das amostras retiradas. Quando as amostras são retiradas no sentido longitudinal
a resistência é maior que em materiais retirados no sentido transversal Figura 28.
Figura 28 Relação da Resistência de Impacto com a orientação das amostras.
32

40. Tamanho do Grão
A propagação catastrófica depende do tamanho da trinca e ocorre em planos
cristalográficos bem definidos. Em materiais policristalinos o tamanho de grão tem grande
influência na propagação da trinca, com tamanhos pequenos de grãos a tendência é manter
trincas pequenas evitando a propagação contrária a tamanhos grandes de grãos Figura 29.
Os materiais policristalinos são constituídos por grãos com orientação cristalográfica
diferente. A trinca tendera mudar sua orientação ao passar de um grão para outro
permanecendo no mesmo plano cristalográfico definido, para isso é necessário maior
energia durante o processo de fratura.
80
60
40
20
Figura 29 Relação da tensão de fratura com o tamanho de grão.
33
0
0 2 4 6 8 10
d-1/2 ( m-1/2 )
sf ( ton/m2 )

41. CAPÍTULO III
PROCEDIMENTOS E APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
Ensaio de Dureza Rockwell
Procedimentos
Equipamento e Corpos de Provas
Máquina utilizada para os ensaios:
Wilson Rockwell Hardiness Tester, Figura 30, com penetrador piramidal em diamante.
(a) (b)
Figura 30 Máquina utilizada nos testes de Dureza Rockwell; (a) Escala para leitura da
dureza (para Rockwell C escala preta central) (b).
34
- Corpos de Provas
Materiais – SAE 1035 - Tratado
SAE 1045 – Tratado
SAE 1090 – Tratado
VTD – Aço Ferramenta
Figura 31 Corpos de Prova para Dureza.

42. Procedimentos nos Ensaios
1 – Posicionou-se os corpos de provas sobre a haste de apoio de modos a possibilitar duas
verificações de dureza, uma próximo a superfície do material (ponto 1) e posteriormente
próximo ao centro do material (ponto 2), Figura 32.
Ponto 2
Ponto 1
Figura 32 Pontos para verificação da dureza.
2 – Encostou-se o penetrador na superfície do corpo de prova e aplicou-se uma pré carga
de 10kgf, já regulada pela máquina e confirmada pela chegada do ponteiro indicador na
marca em preto no centro do mostrador.
3 – Zerou-se a escala
4 – Soltou-se a alavanca lateral para a aplicação de uma carga de 150kgf, aplicada
automaticamente pela máquina após uns 15s.
5 – Retornou-se a alavanca para posição inicial.
6 – Fizeram-se as leituras das durezas obtidas na escala preta do mostrador, Figura 30 (b).
7 – Anotou-se os resultados por material verificado, Tabela 7.
Tabela 7: Teste de Dureza Rockwell – Escala C - Resultados obtidos para vários tipos de
aços.
35
Material Medido
Próximo a Superfície
Ponto 1 (±0,5)
Próximo ao Centro
Ponto 2 (±0,5)
SAE 1035 - Tratado 52 HRc 49 HRc
SAE 1045 - Tratado 55 HRc 34 HRc
SAE 1090 - Tratado 62,5 HRc 6305 HRc
VDT – Aço Ferramenta
Tratado
65 HRc 66 HRc
( ±0,5 = Tolerancia – Presiçãometade da menor divisão - escala de 10 = 0,5

43. Ensaio de Tação
Procedimentos
Equipamento e Corpos de Provas
Máquina utilizada para os ensaios:
- Máquina Universal de Ensaios; célula de carga com capacidade de 30t
- Sistema de controle da máquina:
1º - Estensometria (não utilizado)
2º - Controle de deslocamento da máquina (e não do corpo de prova)
3º - Controle de carga (registra a carga máxima aplicada no material) Figura 33.
Figura 33 Unidade de Controle de Carga.
- Impressora para plotagem dos gráficos
- Corpos de Provas secções circulares Figura 34
36
Materiais – SAE 1020 e SAE 1045
Diâmetro de 10mm (parte útil)
Diâmetro da cabeça18mm
Comprimento útil aproximado
82,5 mm para material SAE 1020
84 mm para material SAE 1045
Procedimentos nos Ensaios
Figura 34 Corpo de Prova.
1 – Com auxilio de uma trena mediu-se os comprimentos iniciais aproximados dos corpos
de provas, Tabela 8.
2 – Posicionou-se e ajustou-se o corpo de prova (1º ensaio SAE 1020, 2º ensaio SAE 1045)
na mandíbula da máquina.
3 – Zerou-se o mostrador do sistema de controle.

44. 4 – Acionou-se a máquina para a aplicação da carga de teste
5 – Observou-se após algum tempo uma estricção ocorrida na parte útil do corpo de prova
(diâmetro 10mm) Figura 35.
6 - Observou-se após algum tempo a ruptura dos corpos de provas Figuras 36 e37 .
7 - Com auxilio de uma trena mediu-se os comprimentos finais aproximados dos corpos de
provas após os ensaios, Tabela 8.
8 – Retirou-se da impressora o gráfico força – deformação material SAE 1020 Figura 38.
Figura 38 Gráfico de Força - Deformação.
37
Figura 35 Estricção inicial.
Figura 37 Estricção Final/Ruptura.
Figura 36 Ruptura.
Ruptura

45. 9 – Para apresentação no relatório calculou-se a Tensão de Tração o alongamento Total e a
Estricção Tabelas 9 e 10.
Resultados Obtidos e Calculados nos Ensaios de Tração
Tabela 8: Teste de Tração - Resultados obtidos para dois tipos de aços.
38
Material
Testado
Ø do Corpo de Prova
(mm)
Comprimento do Corpo
de Prova (mm)
Tensão Máxima
(F) (kgf/mm²)
Inicial (So) Final (S) Inicial (Lo) Final (L)
SAE 1020 10 7 82,5 90 4600
SAE 1045 10 8,6 84 88,3 6800
Tabela 9: Teste de Tração - Valores calculados para Tensão de Tração ( σ ) e Deformação
Linear ( ε ).
Material Testado Área transversal Ao=π.r² Tensão de Tração σ= F/Ao
SAE 1020 π.5² = 78,54 mm² 4600/78,54 = 58,56 kgf/mm²
SAE 1045 π.5² = 78,54 mm² 6800/78,54 = 86,58 kgf/mm²
( Ao= Área da seção transversal inicial do corpo de prova)
(L= Acrescimo no comprimento Lo, durante o ensaio e Lo= Comprimento útil inicial)
Tabela 10: Teste de Tração - Valores calculados para Alongamento total do Corpo de
Prova ( A ) e Estricção ( φ ).
Material
Testado
Alongamento Total
A=((L-Lo)/Lo).100
Estricção φ=((So-S)/So).100
SAE 1020 ((90-82,5) / 82,5) .100=9,01% ((10-7)/10).100 = 30%
SAE 1045 ((88,3-84) / 84) .100=5,1% ((10-8,6)/10.100 = 14%
(L =Distância final após rompimento e Lo = Comrimento útil inicial)
(S = Seção final estrita e So = Seção inicial)

46. Ensaio de Impacto – Fratura Frágil
Procedimentos
Equipamento e Corpos de Provas
39
Máquina utilizada para os ensaios:
Máquina para ensaio de impacto no método Sharp, Figura 39.
- Capacidade de carga de 30t
- Mostrador da escala em kgm = kgf . m = Energia, Figura 40
Figura 39 Máquina para Ensaio de Impacto.
Figura 40 Mostrador da Escala.

47. 40
- Corpos de Provas Sharp tipo A
Materiais – SAE 1020, SAE 1045, AISI 304 (Inox) e Alumínio
Seção quadrada 10mm x 10mm, entalhe com 2mm de profundidade Figura 41
Comprimento 55mm
Figura 41 Corpos de Prova Sharp para Ensaio de Impacto.
Procedimentos nos Ensaios
1 – Soltou-se o martelo sem o corpo de prova.
2 – Observou-se que o ponteiro do marcador indicou pouco menos de zero que é a energia
absorvida pela máquina.
3 – Posicionou-se o corpo de prova na parte inferior da máquina.
4 – Zerou-se a escala Figura 40, o ponteiro é que determina o zero da escala em função da
posição do martelo.
5 – Soltou-se o pendulo
6 – Observou-se que o ponteiro do marcador indicou um valor correspondente a absorção
de energia pelo corpo de prova, Tabela 11.

48. 7 - Recuperou-se o corpo de prova e verificou-se sua situação, Figura 42 e Tabela 11.
AISI 304
(Inox)
Alumínio
Figura 42 Corpos de Prova após Ensaio de Impacto.
SAE 1045
SAE 1020
Tabela 11: Ensaio de Impacto - Resultados obtidos para vários tipos de materiais.
41
Ensaio / Material Medido
Energia absorvida pelo
Corpo de Prova [kgm] ±0,5
Situação do Corpo de Prova
1 / SAE 1020 12,8 Não rompeu
2 / SAE 1020 21 Não rompeu
3 / SAE 1045 1,6 Rompeu
4 / SAE 1045 2,5 Rompeu
5 / AISI 304 (Inox) 13,5 Rompeu
6 / AISI 304 (Inox) 13,3 Rompeu
7 / Alumínio 4,1 Rompeu
8 / Alumínio 4,0 Rompeu
( ±0,5 = Tolerancia – Presiçãometade da menor divisão - escala de 10 = 0,5 )

49. CAPÍTULO IV
CONCLUSÃO
Os ensaios mecânicos são fundamentais na indústria no controlo de qualidade da produção,
em investigação na caracterização de materiais ou na investigação de ocorrências durante a
utilização ou testes com os diversos materiais. A escolha da metodologia de ensaio é em
função da propriedade mecânica que se deseja conhecer, do tipo de solicitação a que a peça
ou componente vai estar sujeita e/ou das especificações a que o produto fabricado deve
obedecer.
No ensaio de dureza realizado, Ensaio de Dureza Rockwell, concluímos que algumas
vantagens significativas fazem parte este tipo de ensaio. Algumas destas vantagens são as
rápidas leituras do resultado, sem a necessidade de cálculos e a impressão que pode muitas
vezes não danificar a peça que está sendo ensaiada.
Concluímos ainda que a dureza medida na superfície e no centro dos corpos de ensaio tem
diferenças em função do tratamento térmico recebido.
Concluímos que quanto maior for o alongamento mais dúctil será o metal, podendo assim
comparar-mos a ductibilidade de dois ou mais materiais através do ensaio de tração.
Concluímos com o ensaio de impacto que uma ruptura frágil pode trazer grandes prejuízos,
pois acontece sem que haja uma deformação plástica visível, que indique a fratura.
42

50. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
SOUZA, Sérgio A. Ensaios mecânicos de materiasi metálicos. Fundamentos teóricos e
práticos. 5ª ed. São Paulo: ed Edgard Blücher, 1982.
CONTRON Sistemas de Controles. Ensaio de Dureza Rockwell. Disponível em:
www.comtron.com.br/download/ensaio_de_dureza_rockwell.doc. Acessado em 2
nov. 2009.
CONTRON Sistemas de Controles. Ensaio de Tração. Disponível em:
www.comtron.com.br/download/ensaio_de_dureza_rockwell.doc. Acessado em 2
nov. 2009.
Site Metal Mundi. Ensaios Mecânicos e Metalúrgicos. Disponível em:
http://www.metalmundi.com/si/site/1112?idioma=portugues. Acessado em 6 nov.
2009
Site Informações Sobre. Ensaio de Tração. Disponível em:
www.informacaosobre.com/Ensaio_de_tração - Informações, artigos e estudos sobre
diversos assuntos em Português do Brasil. Acessado em 2 nov. 2009.
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