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. Costa
25 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.

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.

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.

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.