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Ensaio de impacto: Charpy e Izod, corpo de prova, transição dúctil-frágil e normas

O ensaio de impacto rompe um corpo de prova entalhado com um golpe de pêndulo e mede a energia absorvida em joules. Veja Charpy e Izod, o corpo de prova da ISO 148-1, a temperatura de transição dúctil-frágil, os critérios de aceitação e as normas.

Ensaios MecânicosPor Mardoqueu M. Costa25 min de leitura

O ensaio de impacto é um ensaio dinâmico em que um pêndulo rompe, com um único golpe, um corpo de prova entalhado; a energia absorvida na fratura, em joules (KV), mede a tenacidade ao entalhe e mostra se o material se comporta de forma dúctil ou frágil naquela temperatura. Os dois métodos com pêndulo são o Charpy, com o corpo de prova biapoiado (ISO 148-1:2016, ABNT NBR ISO 148-1:2021 e ASTM E23), e o Izod, com o corpo de prova engastado, mais usado em plásticos (ASTM D256 e ISO 180). Repetido em várias temperaturas, o ensaio Charpy revela a temperatura de transição dúctil-frágil dos aços.

O ensaio de impacto existe porque um aço que alonga bastante numa tração lenta pode romper como vidro sob um choque no frio. Neste guia você encontra como funciona o pêndulo, a diferença entre Charpy e Izod, o corpo de prova, o que se mede além da energia, o passo a passo, a curva de transição, os critérios de aceitação, exercícios resolvidos, os ensaios de queda de peso, o ensaio em cada classe de material e as normas, além de uma calculadora.

Na foto, dois corpos de prova Charpy de aço depois do golpe. O da esquerda rompeu de forma frágil: a superfície é plana e brilhante, e as bordas quase não se deformaram. O da direita rompeu de forma dúctil: a superfície é fibrosa e fosca, e as bordas se abriram. O ensaio transforma essa diferença num número, a energia absorvida.

Ensaio de impacto Charpy: dois corpos de prova Charpy de aço rompidos: à esquerda, fratura frágil plana e brilhante com o entalhe em V visível; à direita, fratura dúctil fibrosa e opaca com as bordas deformadas
Corpos de prova Charpy rompidos: fratura frágil, plana e brilhante (esquerda) e fratura dúctil, fibrosa e deformada (direita)

O que é o ensaio de impacto

A ISO 148-1 descreve o ensaio Charpy como o método para determinar a energia absorvida num ensaio de impacto de materiais metálicos: o corpo de prova entalhado, apoiado nas duas extremidades, é rompido por um único golpe de pêndulo no lado oposto ao entalhe. Além da energia, é comum determinar a expansão lateral e o aspecto da fratura, explicados mais adiante. A ASTM E23 lembra que, para alguns materiais e temperaturas, o resultado, correlacionado com a experiência de serviço, prevê bem a probabilidade de fratura frágil.

O ensaio mede a tenacidade ao entalhe sob alta taxa de deformação: a capacidade de o material absorver energia quando existe um entalhe concentrando a tensão e a carga chega de uma vez, em milésimos de segundo. Ele não mede resistência estática, não dá valor direto de projeto e não fornece a tenacidade à fratura KIC, que exige um corpo de prova com trinca verdadeira e um ensaio de mecânica da fratura. É um ensaio comparativo e de aceitação. A tenacidade estática, a área sob a curva do ensaio de tração, é outra medida, e as duas se complementam.

Na indústria, o ensaio de impacto é usado para aceitar lotes de chapas, perfis, tubos e forjados de aço contra um requisito de energia numa temperatura, como acontece em estruturas, vasos de pressão e tubulações; para qualificar procedimentos de soldagem, ensaiando o metal de solda e a zona afetada pelo calor; para escolher materiais para serviço em baixa temperatura; e, no desenvolvimento de plásticos e compósitos, para comparar formulações quanto à resistência a choques.

Um pouco de história: S. B. Russell usou um pêndulo para medir o trabalho de fratura em 1898, e Georges Charpy padronizou o corpo de prova entalhado e o método em 1901, com uma máquina muito parecida com a atual em 1905. A ASTM publicou a primeira E23 em 1933.

Como funciona o pêndulo e como se calcula a energia

A máquina de ensaio de impacto é um pêndulo: um braço que gira num eixo, com um martelo na ponta. A aresta do martelo que atinge o corpo de prova é o cutelo, com raio de 2 mm ou de 8 mm. Na base ficam os apoios, onde o corpo de prova é colocado (no Izod, uma morsa). Um dispositivo de liberação trava o martelo no ângulo de partida e o solta sem dar impulso, e um mostrador com ponteiro de arraste, ou um encoder no eixo, registra até onde o pêndulo subiu depois do golpe. Uma proteção em volta da área do golpe mantém o operador fora do alcance do martelo e dos fragmentos.

O princípio é a conservação de energia. O martelo é levantado até um ângulo α, medido a partir da vertical, e solto. Ele rompe o corpo de prova no ponto mais baixo e continua subindo até um ângulo β. Se nada tivesse sido rompido, ele subiria de novo até perto de α; a energia que falta para isso é a que o corpo de prova absorveu na fratura.

No modelo simplificado usado nas contas deste artigo, a massa m do pêndulo fica concentrada a uma distância R do eixo. O produto m·g·R é o momento do pêndulo, M. Ao cair de α até o ponto mais baixo, o martelo desce uma altura h0 = R·(1 − cos α), e a energia disponível no golpe é Kp = M·(1 − cos α). Depois da fratura, a energia que sobra é a que leva o martelo até β, M·(1 − cos β). A diferença entre as duas é a energia absorvida, K = M·(cos β − cos α). A velocidade no impacto sai da mesma queda: v = √(2·g·h0). No pêndulo real a massa é distribuída, e o momento M é determinado diretamente na verificação da máquina.

A tabela resume as fórmulas:

GrandezaFórmulaObservação
Momento do pênduloM = m·g·Rmodelo simplificado: massa concentrada a R do eixo
Energia disponívelKp = M·(1 − cos α)α medido a partir da vertical
Energia absorvidaK = M·(cos β − cos α)sem atrito; K = m·g·(h0 − h1)
Velocidade no impactov = √(2·g·h0)h0 = R·(1 − cos α)

Na máquina real, o atrito no eixo e a resistência do ar também consomem energia, e essa perda seria lida como se o corpo de prova a tivesse absorvido. Por isso a ISO 148-1 manda verificar as perdas por atrito todos os dias e limita a soma a 0,5 % da energia nominal. A capacidade do pêndulo também precisa combinar com o material: pela ASTM E23, uma leitura acima de 80 % da energia disponível é imprecisa e deve ser relatada como aproximada, e nesse caso se usa um pêndulo maior. Em laboratórios de metais, 300 J é a capacidade típica. A calculadora abaixo faz as contas do pêndulo e confere a aceitação de um lote de três corpos de prova, pela regra explicada mais adiante em "Critérios de aceitação".

Simulação interativa

Experimente o ensaio no navegador e acompanhe os resultados sendo calculados.

Diferença entre os ensaios Charpy e Izod

Os dois ensaios usam o mesmo pêndulo; muda a forma de prender o corpo de prova e o lado do golpe. No Charpy, o corpo de prova fica deitado sobre dois apoios, como uma viga biapoiada, e o cutelo o atinge no meio, no lado oposto ao entalhe: o entalhe fica do lado que a flexão traciona. No Izod, o corpo de prova fica em pé, preso numa morsa até a altura do entalhe, como uma viga em balanço, e o martelo o atinge acima da morsa, do lado do entalhe. O esquema abaixo compara as duas montagens.

Ensaio de impacto Charpy e Izod: esquema comparando o ensaio Charpy, com o corpo de prova biapoiado e golpeado no lado oposto ao entalhe, e o ensaio Izod, com o corpo de prova engastado e golpeado do lado do entalhe
Charpy: biapoiado, golpe no lado oposto ao entalhe. Izod: engastado, golpe do lado do entalhe

Na prática, o Charpy domina em metais e o Izod é mais comum em plásticos. O resultado também se expressa de formas diferentes: em metais, a energia em joules; em plásticos, a energia dividida pela largura do corpo de prova (J/m, na ASTM D256) ou pela área sob o entalhe (kJ/m², nas ISO 179-1 e ISO 180). Para ensaios abaixo da temperatura ambiente, o Charpy leva vantagem: basta tirar o corpo de prova do banho e colocá-lo nos apoios em poucos segundos, enquanto o Izod exige prendê-lo na morsa. A tabela resume as diferenças:

AspectoCharpyIzod
Fixaçãobiapoiado, horizontalengastado em balanço, vertical
Golpeno lado oposto ao entalhedo lado do entalhe, acima da morsa
Uso principalmetais (ISO 148-1, ASTM E23); plásticos (ISO 179-1)plásticos (ISO 180, ASTM D256); raro em metais
ResultadoKV ou KU em J (metais); kJ/m² (ISO 179-1)J/m (ASTM D256); kJ/m² (ISO 180)
Ensaio a friofácil: basta posicionar o corpo em menos de 5 smais difícil, porque é preciso prender na morsa

Os resultados de Charpy e Izod não se convertem um no outro. Também é simplificação dizer que "Charpy é para metal e Izod para plástico": existe Charpy de plásticos (ISO 179-1) e a ASTM E23 prevê Izod de metais.

Corpo de prova e entalhe do ensaio Charpy

O entalhe é o que torna o ensaio severo e reprodutível. Ele concentra a tensão num ponto conhecido, cria no fundo um estado de tensões que dificulta a deformação plástica e obriga a fratura a começar ali. Como o resultado depende muito dessa geometria, a norma fixa as dimensões do corpo de prova e do entalhe. Na ISO 148-1:

  • Padrão: 55 mm de comprimento e seção quadrada de 10 × 10 mm.
  • Entalhe em V: 45°, 2 mm de profundidade e raio de fundo de 0,25 mm, deixando 8 mm de ligamento, que é a seção de material sob o entalhe, a que de fato rompe.
  • Entalhe em U: 5 mm de profundidade e raio de 1 mm.
  • Corpos reduzidos: 7,5, 5 ou 2,5 mm de espessura, quando o material não permite o padrão. A ISO 148-1 avisa que a comparação só tem sentido entre corpos de mesma forma e dimensão.
  • Preparação: usinar e entalhar depois do tratamento térmico final, com o fundo do entalhe sem marcas de usinagem. O plano do entalhe fica a até 0,5 mm do meio entre os apoios.

Em plásticos, os corpos de prova da ISO 179-1 e da ISO 180 são barras menores; no tipo usado no exercício 5, a espessura é de 4 mm e restam 8 mm de largura sob o entalhe.

O raio do cutelo, 2 mm ou 8 mm, também muda o resultado, e os dois podem dar energias diferentes no mesmo material. Por isso a notação do resultado traz o tipo de entalhe e o raio do cutelo: KV2, KV8, KU2 e KU8, em que V ou U é o entalhe e 2 ou 8 é o raio em mm. A ISO 148-1 exige indicar qual cutelo foi usado; a ASTM E23 usa o de 8 mm como padrão. Na Europa, o de 2 mm é o mais comum.

Resultados além da energia absorvida

A energia não é o único resultado. A superfície de fratura e a deformação do corpo de prova mostram como ele rompeu, e algumas medidas complementam o número em joules:

  • Aspecto da fratura (%): a porcentagem da área que rompeu por cisalhamento, estimada por comparação visual ou medição. A parte que rompeu por cisalhamento, de forma dúctil, é fibrosa e fosca. A que rompeu por clivagem, a fratura frágil que parte os grãos ao longo de planos cristalinos, é plana, brilhante e cristalina. São as duas superfícies da foto do início do artigo.
  • Expansão lateral (mm): o aumento máximo de espessura do corpo de prova no lado comprimido, medido nas duas metades (ASTM E23). Quanto mais o material se deforma antes de romper, maior a expansão; por isso ela indica ductilidade e serve de critério para a temperatura de transição.
  • Ensaio instrumentado (ISO 14556:2023): uma célula de força no cutelo registra a curva força × deslocamento durante o golpe e separa a energia de iniciação da de propagação. A norma avisa que o resultado não vai direto para cálculo de segurança.
  • Unidade antiga em J/cm²: a energia dividida pela área sob o entalhe (0,8 cm² no V padrão). A ISO 148-1 relata em joules, e J/cm² não converte entre geometrias de entalhe.

O Charpy não fornece KIC: o entalhe é rombo (0,25 mm, não uma trinca), a taxa de carga é muito maior e o corpo é pequeno. Existem correlações empíricas, como a de Barsom e Rolfe (1970), mas estudos de validação mostram erro de 6 % a 18 %: servem como estimativa, nunca como valor de projeto.

Como fazer o ensaio Charpy, passo a passo

  1. Usinar e entalhar os corpos de prova depois do tratamento térmico, na orientação especificada (longitudinal ou transversal à laminação).
  2. Condicionar na temperatura de ensaio: ±2 °C na ISO 148-1 e ±1 °C no banho na ASTM E23. Em temperatura ambiente, 23 ± 5 °C (ISO) ou 20 ± 5 °C (ASTM).
  3. Verificar o atrito do pêndulo antes do primeiro ensaio do dia.
  4. Posicionar o corpo de prova nos apoios, centrado, em menos de 5 segundos depois de sair do banho. Se passar disso, ele volta ao banho.
  5. Soltar o pêndulo e ler a energia absorvida.
  6. Medir a expansão lateral e o aspecto da fratura, quando pedidos.
  7. Relatar a energia com o tipo de entalhe e de cutelo (KV2 ou KV8), a temperatura, a orientação e o tamanho do corpo. Corpo que não rompeu é relatado como "não rompido".

Temperatura de transição dúctil-frágil

Ensaiando corpos de prova do mesmo aço ferrítico em várias temperaturas, a energia absorvida desenha uma curva em S: alta no calor, baixa no frio, com uma faixa de transição entre as duas. O gráfico abaixo mostra essa curva, o critério de 27 J aplicado a ela e, para comparação, a curva quase plana de um aço inoxidável austenítico.

Resistência ao impacto: curva de energia absorvida no ensaio Charpy em função da temperatura, com patamar inferior frágil, região de transição, patamar superior dúctil, critério de 27 J e a curva plana de um aço inoxidável austenítico
Curva de transição dúctil-frágil: a temperatura de transição depende do critério escolhido

Cada trecho da curva corresponde a um tipo de fratura:

  • Patamar superior: energia alta, fratura por cisalhamento, fibrosa e fosca, com grande expansão lateral.
  • Região de transição: mistura de clivagem e cisalhamento, com grande dispersão entre corpos de prova.
  • Patamar inferior: energia baixa, fratura por clivagem, brilhante e cristalina, sem expansão lateral.

A temperatura de transição não é um número único: depende do critério. A ISO 148-1 usa Tt27 (energia de 27 J), Tt50%US (50 % do patamar superior), Tt50%SFA (50 % de fratura por cisalhamento, também chamada FATT) e Tt0,9 (0,9 mm de expansão lateral). O mesmo aço pode ter temperaturas de transição 25 °C diferentes conforme o critério, como mostra o exercício 4, mais adiante.

Por que o aço ferrítico tem transição e o inox austenítico não? Os metais de estrutura cúbica de corpo centrado (CCC), como o aço ferrítico, têm a tensão de escoamento muito aumentada no frio e passam a romper por clivagem. Os de estrutura cúbica de face centrada (CFC), como o inox austenítico, o alumínio, o cobre e o níquel, não sofrem essa mudança: a energia cai pouco com a temperatura, e por isso são usados em serviço criogênico. O teor de carbono também pesa: num estudo com aços de 0,11 % a 0,80 % de carbono, o meio da transição subiu de −46 °C para 131 °C.

Dois casos históricos mostram o que está em jogo. O aço do casco do Titanic tinha temperatura de transição (27 J) de +40 °C na direção longitudinal e +70 °C na transversal, e a água no momento do choque estava a −2 °C (Foecke, NIST, 1998); um aço estrutural A36 moderno fica em torno de −15 °C. Nos navios Liberty da Segunda Guerra, feitos em série com casco soldado, das 83 amostras de 48 navios analisadas pelo National Bureau of Standards só 8 tinham transição abaixo de 7 °C.

Critérios de aceitação: JR, J0, J2 e K2

Na compra de aço, o ensaio de impacto aparece como requisito da especificação do produto: uma energia mínima numa temperatura definida. Nos aços estruturais da EN 10025-2, esse requisito vem no próprio nome do aço, como sufixo de subgrau. Um S355J2, por exemplo, é um aço estrutural com escoamento mínimo de 355 MPa (até 16 mm) e pelo menos 27 J a −20 °C no Charpy V. A tabela mostra os quatro subgraus:

Subgrau (EN 10025-2)Energia mínima KVTemperatura
JR27 J+20 °C
J027 J0 °C
J227 J−20 °C
K240 J−20 °C

Como a energia varia de um corpo de prova para outro, principalmente perto da transição, a aceitação é feita sobre um conjunto. Em geral se ensaiam 3 corpos de prova por condição. Pela regra da EN 10025, o lote é aprovado se a média dos 3 atinge o mínimo, no máximo um valor fica abaixo dele e nenhum fica abaixo de 70 % do mínimo. Se não, ensaiam-se mais 3, e a média dos 6 precisa atingir o mínimo, com no máximo 2 valores abaixo dele e no máximo 1 abaixo de 70 %. A ASTM A673 usa outro critério.

Exercícios resolvidos de ensaio de impacto

Exercício 1: energia pelos ângulos do pêndulo. Pêndulo com m = 20,0 kg e R = 0,800 m, solto de α = 150°, sobe até β = 60° depois de romper o corpo de prova. Despreze o atrito.

M = 20,0 × 9,81 × 0,800 = 156,96 N·m. Kp = 156,96 × (1 − cos 150°) = 292,9 J. K = 156,96 × (cos 60° − cos 150°) = 156,96 × 1,366 = 214,4 J, que é 73 % da energia disponível, abaixo dos 80 %: leitura válida. Velocidade no impacto: h0 = 0,800 × 1,866 = 1,493 m, v = √(2 × 9,81 × 1,493) = 5,41 m/s.

Exercício 2: a unidade antiga J/cm². Um corpo padrão de entalhe V absorveu 64 J. A área sob o entalhe é 10 × 8 mm = 0,80 cm², então 64 / 0,80 = 80 J/cm². Num entalhe U (ligamento de 5 mm, 0,50 cm²), a mesma energia daria 128 J/cm². Por isso a ISO 148-1 relata em joules.

Exercício 3: aceitação de um S355J2 (27 J a −20 °C).

Lote A: 35, 24 e 30 J. Média de 29,7 J ≥ 27 J; um valor abaixo de 27 J (24 J), mas acima de 0,70 × 27 = 18,9 J. Aprovado. Lote B: 32, 17 e 34 J. Média de 27,7 J ≥ 27 J, mas 17 J fica abaixo de 18,9 J. Reteste com mais 3 corpos de prova.

Exercício 4: leitura da curva de transição. Dados hipotéticos de KV2: −60 °C: 8 J; −40 °C: 15 J; −20 °C: 45 J; 0 °C: 120 J; +20 °C: 180 J; +40 °C: 190 J (patamar superior de cerca de 190 J).

Tt27, interpolando entre −40 e −20 °C: −40 + 20 × (27 − 15)/(45 − 15) = −32 °C. Tt50%US: 0,5 × 190 = 95 J, entre −20 °C e 0 °C: −20 + 20 × (95 − 45)/75 = −6,7 °C. O mesmo aço tem "temperaturas de transição" 25 °C diferentes conforme o critério. Com 45 J a −20 °C, ele atende J2 e também K2 (40 J).

Exercício 5: Izod em plástico. Pela ASTM D256, 0,30 J num corpo de 3,20 mm de largura dá 0,30 / 0,00320 = 93,8 J/m. Pela ISO 180, com 4 mm de espessura e 8 mm de largura sob o entalhe, 0,30 J / 32 mm² = 9,4 kJ/m². O mesmo material dá números diferentes nas duas normas: não compare J/m com kJ/m².

Ensaios de impacto por queda de peso

Nem todo ensaio de impacto usa pêndulo. Nos ensaios de queda de peso, uma massa cai de uma altura conhecida sobre o corpo de prova. Eles permitem ensaiar corpos de prova maiores que o Charpy, em aços na espessura da chapa ou do tubo, e placas planas de plástico, que representam melhor o golpe que a peça recebe em uso. A tabela resume os quatro mais usados:

EnsaioNormaO que mede
PelliniASTM E208temperatura de ductilidade nula (NDT) de aços ferríticos a partir de 15,9 mm, com um cordão de solda que inicia a trinca
DWTTASTM E436aspecto da fratura de propagação em aços de tubulação de 3,18 a 19,1 mm
GardnerASTM D5420energia de queda de peso que trinca placas planas e rígidas de plástico
Perfuração instrumentadaASTM D3763força, deflexão e energia de perfuração de plásticos rígidos em alta velocidade

Ensaio de impacto por material

O princípio é o mesmo em qualquer material, mas o método, o corpo de prova e o que se procura no resultado mudam de uma classe para outra.

Metais

Em aços carbono e de baixa liga, como o SAE 1020 e os aços de alta resistência e baixa liga (HSLA) usados em estruturas, veículos, equipamentos de construção e plataformas offshore, o Charpy V é o ensaio de aceitação. São aços ferríticos, com transição dúctil-frágil, e por isso o requisito vem sempre acompanhado de uma temperatura. Nos aços inoxidáveis austeníticos e nas ligas de alumínio, cobre e níquel, de estrutura CFC, não há transição: o ensaio é feito quando a especificação pede, por exemplo em equipamentos para serviço criogênico ou na qualificação de soldas.

Polímeros

Plásticos seguem normas próprias: Charpy pela ISO 179-1 e Izod pela ISO 180 e pela ASTM D256, com corpos de prova menores e pêndulos de energia muito menor que os de metais. É assim que se comparam materiais como polipropileno (PP), polietileno de alta densidade (PEAD), ABS e policarbonato (PC), usados em peças automotivas, embalagens, tubulações, eletrodomésticos e equipamentos de proteção. Os polímeros são sensíveis ao entalhe e à temperatura: um plástico que absorve bastante energia na temperatura ambiente pode ficar frágil no frio, e por isso a temperatura de ensaio vai para o relatório. Em placas e peças planas, os ensaios de queda de peso vistos acima, Gardner e perfuração instrumentada, reproduzem melhor o golpe real.

Compósitos

Compósitos de matriz polimérica reforçados com fibra de vidro, de carbono ou de aramida, usados em aeronaves, veículos, embarcações, artigos esportivos e blindagens, também podem ser ensaiados por Charpy pela ISO 179-1, que abrange plásticos reforçados. Mas o dano típico de um laminado sob impacto não é uma fratura única: são delaminações entre camadas e trincas na matriz, muitas vezes invisíveis por fora. Por isso, em placas de compósito, o ensaio por queda de peso, que golpeia a placa inteira, costuma representar melhor o comportamento da peça.

Cerâmicas

Cerâmicas como a alumina (Al2O3), o nitreto de silício (Si3N4) e a zircônia estabilizada com ítria são duras, mas frágeis. Num pêndulo, absorvem pouquíssima energia, e o resultado depende mais dos defeitos de cada corpo de prova do que do material. Por isso quase não se ensaiam por impacto pendular: a resistência de cerâmicas se mede, em geral, por flexão, e a tenacidade, por métodos de mecânica da fratura.

Erros comuns no ensaio de impacto

  1. Demorar mais de 5 s entre o banho e o golpe: o corpo esquenta e a energia sai superestimada na região de transição.
  2. Entalhe mal usinado: marcas ou raio fora de 0,25 ± 0,025 mm mudam o resultado.
  3. Comparar corpo reduzido com o padrão: a redução proporcional do requisito é regra de especificação, não conversão física.
  4. Misturar KV2 e KV8 sem informar o cutelo.
  5. Aceitar leitura acima de 80 % da escala em vez de trocar para um pêndulo maior.
  6. Não verificar o atrito do pêndulo.
  7. Usar a energia Charpy como propriedade de projeto ou como KIC.
  8. Converter J/m em kJ/m² ou em joules: as normas usam bases diferentes.
  9. Ignorar a orientação do corpo: no Titanic, a transição na direção transversal foi 30 °C mais alta que na longitudinal.
  10. Confundir com "avaliação de impacto": a análise de efeitos ambientais ou sociais de um projeto não tem relação com o ensaio de materiais.

Normas do ensaio de impacto

A norma depende do material e do método. Em metais, o Charpy segue a ISO 148-1, publicada no Brasil como ABNT NBR ISO 148-1, ou a ASTM E23; em plásticos, a ISO 179-1, a ISO 180 ou a ASTM D256. Completam o conjunto as normas de verificação do pêndulo, as dos ensaios de queda de peso e as especificações de produto, que definem a energia mínima exigida. A tabela reúne as principais:

NormaAssunto
ISO 148-1:2016 e ABNT NBR ISO 148-1:2021ensaio Charpy de materiais metálicos
ISO 148-2:2016 e ABNT NBR ISO 148-2:2021verificação de pêndulos Charpy
ASTM E23Charpy e Izod de materiais metálicos
ISO 14556:2023Charpy V instrumentado
ASTM A370 e ASTM A673ensaios de produtos de aço; amostragem e reteste de impacto em aço estrutural
ISO 179-1:2026 e ISO 179-2:2020Charpy de plásticos (convencional e instrumentado)
ISO 180:2023 e ASTM D256Izod de plásticos
ISO 13802:2025verificação de pêndulos para plásticos
ASTM E208 e ASTM E436queda de peso em aços ferríticos (Pellini e DWTT)
ASTM D5420 e ASTM D3763queda de peso e perfuração instrumentada em plásticos
EN 10025-2aços estruturais: subgraus JR, J0, J2 e K2

Máquina para ensaio de impacto

O ensaio de impacto usa equipamento dedicado: o pêndulo Charpy ou Izod descrito no início deste guia, verificado conforme a ISO 148-2 (metais) ou a ISO 13802 (plásticos), e as torres de queda de peso. A Biopdi não fabrica pêndulo de impacto.

O ensaio de impacto, porém, raramente vem sozinho. Um S355J2 precisa atender ao escoamento de 355 MPa e aos 27 J a −20 °C: a primeira parte é o ensaio de tração, feito na máquina universal de ensaios, que também mede a tenacidade estática pela área sob a curva e registra a curva completa no software. A preparação e a análise da superfície de fratura, incluindo a conferência do raio do entalhe no microscópio, cabem nos equipamentos de metalografia. Para necessidades fora do catálogo, veja os projetos especiais.

Outros ensaios e referências técnicas

Referências técnicas relacionadas

Perguntas frequentes

O que é ensaio de impacto?

É um ensaio dinâmico em que um pêndulo rompe, num único golpe, um corpo de prova entalhado. Mede-se a energia absorvida, em joules, que indica a tenacidade ao entalhe e se a fratura foi dúctil ou frágil.

O que é o ensaio de impacto Charpy?

É o método em que o corpo de prova de 55 × 10 × 10 mm, com entalhe em V de 2 mm, fica biapoiado e é golpeado no lado oposto ao entalhe. O resultado é relatado como KV2 ou KV8, conforme o raio do cutelo (ISO 148-1).

Qual a diferença entre Charpy e Izod?

No Charpy o corpo de prova é biapoiado e recebe o golpe do lado oposto ao entalhe. No Izod ele fica engastado como viga em balanço e é golpeado do lado do entalhe. Os resultados não são conversíveis.

Como é o corpo de prova no ensaio Charpy?

Tem 55 mm de comprimento e seção de 10 × 10 mm. O entalhe em V tem 45°, 2 mm de profundidade e raio de 0,25 mm; o em U tem 5 mm de profundidade e raio de 1 mm. Quando o material não permite o padrão, usam-se corpos reduzidos de 7,5, 5 ou 2,5 mm.

O que é uma máquina de ensaio de impacto Charpy?

É um pêndulo com cutelo de raio 2 ou 8 mm, apoios para o corpo de prova e leitura por mostrador ou encoder. Ele mede a diferença entre a energia potencial antes e depois do golpe.

Quais são os tipos de ensaios de impacto?

Os pendulares, Charpy e Izod, e os de queda de peso: Pellini (ASTM E208) e DWTT (ASTM E436) em aços, Gardner (ASTM D5420) e perfuração instrumentada (ASTM D3763) em plásticos.

O que é temperatura de transição dúctil-frágil?

É a faixa de temperatura em que aços ferríticos deixam de absorver muita energia e passam a romper por clivagem. É definida por um critério, como 27 J, 50 % de fratura por cisalhamento ou 0,9 mm de expansão lateral.

Por que o aço inoxidável austenítico não tem transição?

Porque metais de estrutura CFC, como o inox austenítico e o alumínio, não mudam para fratura por clivagem ao esfriar. A energia cai pouco com a temperatura, e por isso são usados em serviço criogênico.

O que significam JR, J0, J2 e K2 no aço?

São subgraus de tenacidade da EN 10025-2. JR, J0 e J2 exigem 27 J a +20 °C, 0 °C e −20 °C; K2 exige 40 J a −20 °C.

Quantos corpos de prova se ensaiam no Charpy?

Em geral 3 por condição. Pela EN 10025, a média deve atingir o mínimo, e só um valor pode ficar abaixo dele, desde que seja pelo menos 70 % do mínimo. Se não, ensaiam-se mais 3.

O ensaio Charpy dá a tenacidade à fratura KIC?

Não diretamente. Existem correlações empíricas, como a de Barsom e Rolfe, com erro de 6 % a 18 %. O KIC exige um ensaio de mecânica da fratura com corpo de prova pré-trincado.

O que é uma avaliação de impacto?

É outro conceito: a análise dos efeitos ambientais, sociais ou regulatórios de um projeto. Não tem relação com o ensaio de impacto de materiais.

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