Calculadora de dureza Brinell

Calcule o número de dureza Brinell (BHN) a partir da carga aplicada, do diâmetro do penetrador e do diâmetro da indentação - além de uma estimativa aproximada da resistência à tração para o material testado.

Entre no teste carregar, o diâmetro do penetrador (esfera), e o diâmetro de recuo deixado no material. BHN = 2F / (πD(D − √(D² − d²))).

Carga aplicada, F (kgf) A carga de teste aplicada através do penetrador, em quilograma-força.

Diâmetro do penetrador (esfera), D (mm) Diâmetro da esfera de aço endurecido ou metal duro, em milímetros.

Diâmetro do recuo, d (mm) Diâmetro da reentrância resultante, medido na superfície, em milímetros.

Exemplo padrão: 3.000 kgf sobre uma esfera de 10 mm deixando uma reentrância de 4 mm — um teste típico de dureza de aço, dando BHN ≈ 229.

Faixas típicas de dureza Brinell para materiais comuns — apenas para fins de contexto, nenhum cálculo é necessário nesta guia.

Materiais	BHN típico
Alumínio puro	15 – 25
Ligas de alumínio	30 – 120
Cobre	35 – 45
Latão	55 – 100
Aço macio (baixo carbono)	120 – 150
Aço médio carbono	150 – 250
Aço de liga endurecido	250 – 450
Aço ferramenta (endurecido)	500 – 650
Ferro fundido	150 – 300
Ligas de titânio	300 – 380

As faixas são aproximadas e variam de acordo com a composição da liga, tratamento térmico e padrão de teste.

Resultado

—

Insira a carga, o diâmetro do penetrador e o diâmetro do recuo para calcular o BHN.

BHN—

Tração (MPa)—

Tração (psi)—

6 min de leitura 4 etapas 8 termos 3 exemplos 6 perguntas BHN = 2F / (πD(D − √(D² − d²)))

O teste de dureza Brinell é uma das formas mais antigas e amplamente utilizadas para avaliar a resistência de um material à indentação permanente.

📋

Etapas

Como usar esta calculadora

4 etapas

Insira a carga, o diâmetro do penetrador e o diâmetro do recuo

Na guia Dureza Brinell, digite a carga de teste em quilograma-força (kgf), o diâmetro da esfera endurecida ou do penetrador de metal duro em milímetros e o diâmetro do recuo deixado, também em milímetros. A calculadora atualiza o BHN instantaneamente enquanto você digita.

Leia o número de dureza e estimativa de tração

O cartão de resultados mostra o número de dureza Brinell (BHN) como valor principal, com uma estimativa aproximada de resistência à tração em MPa e psi mostrada ao lado, com base na relação empírica Rₘ ≈ 3,45 × BHN.

Ou estime a resistência à tração a partir de um BHN conhecido

Mude para a guia Estimativa de tração se você já tiver um número de dureza Brinell de um relatório de teste ou folha de dados e precisar apenas da resistência à tração aproximada — insira o BHN diretamente e ignore as entradas de carga/diâmetro.

Verifique as faixas típicas de dureza

A guia Referência lista faixas típicas de dureza Brinell para materiais comuns, desde ligas de alumínio macio até aço para ferramentas endurecido, para que você possa verificar se um BHN calculado está próximo do material que está sendo testado.

⚡

Referência

Fórmula e metodologia

2 fórmulas

Número de dureza Brinell

BHN = 2F / (πD(D − √(D² − d²)))

O teste de dureza Brinell pressiona uma esfera de aço endurecido ou carboneto de tungstênio de diâmetro D (mm) em um material de teste sob uma carga F (kgf), deixando um recorte esférico de diâmetro d (mm) na superfície. BHN é a carga de teste dividida pela área de superfície curva dessa indentação, portanto, uma indentação menor sob a mesma carga significa um material mais duro e um BHN mais alto. A fórmula é padronizada como ASTM E10/ISO 6506.

Resistência à tração aproximada

Rₘ (MPa) ≈ 3.45 × BHN

Para muitos aços, a resistência à tração se correlaciona aproximadamente linearmente com a dureza Brinell - esta relação empírica (documentada na ASTM A370) permite que os engenheiros obtenham uma estimativa rápida da resistência à tração a partir de um teste de dureza rápido e não destrutivo, em vez de executar um teste de tração destrutivo completo. É uma aproximação de campo útil, não um substituto para um teste de tração real em peças críticas.

📖

Glossário

Principais termos explicados

8 termos

Número de dureza Brinell (BHN) Um índice adimensional (ish) da resistência de um material à indentação permanente (plástica), calculado como a carga de teste dividida pela área da superfície esférica da indentação que ela produz. BHN mais alto significa um material mais duro e resistente a indentações.

Indentador A esfera de aço endurecido ou carboneto de tungstênio é pressionada no material de teste. Os diâmetros padrão do penetrador são 10 mm, 5 mm, 2,5 mm e 1 mm, escolhidos com base na espessura da amostra e na dureza esperada.

Recuo A impressão permanente e aproximadamente esférica deixada na superfície do material após a remoção do penetrador. Seu diâmetro é medido (geralmente sob um microscópio) em duas direções perpendiculares e calculada a média.

Carga aplicada (F) A força de teste pressionada através do penetrador, convencionalmente expressa em quilograma-força (kgf), embora os testadores modernos a apliquem por meio de um sistema hidráulico ou eletromecânico calibrado, em vez de pesos suspensos literais.

Estimativa de resistência à tração Uma resistência à tração máxima aproximada derivada de BHN usando a relação empírica Rₘ ≈ 3,45 × BHN (em MPa) — confiável para muitos aços carbono simples e de baixa liga, mas menos precisa para outras ligas, por isso deve ser tratada como um guia aproximado.

Escala de dureza Brinell é uma das várias escalas de dureza (ao lado de Rockwell e Vickers); cada um usa um formato, carga e fórmula de penetrador diferentes, portanto, os valores de BHN não são diretamente comparáveis aos números Rockwell (HRC) ou Vickers (HV) sem uma tabela de conversão.

polegadas (in) Unidade de comprimento do sistema usual dos Estados Unidos. 1 polegada (in) = 2,54 cm.

libras (lb) Unidade de massa usada nos Estados Unidos. 1 libra (lb) equivale a 0,45359237 kg.

👥

Situações comuns

Exemplos práticos

3 exemplos

🔨

Inspetor de qualidade

Testando um aço forjado com uma esfera padrão de 10 mm

Carga aplicada, F 3.000kgf Diâmetro do penetrador, D 10 mm Diâmetro de indentação, d 4 mm

BHN = 2(3.000) / (π·10·(10 − √(10² − 4²))) ≈ 228,8. Isso está na faixa de aço de carbono médio a liga endurecida - comparável a um aço estrutural temperado e revenido - com uma resistência à tração estimada em torno de 789 MPa (cerca de 114.000 psi).

📋

Engenheiro de materiais com uma folha de especificações

Estimando a resistência à tração a partir de um BHN relatado

Guia usada Estimativa de tração Número de dureza Brinell, BHN 200

Rₘ ≈ 3,45 × 200 = 690 MPa (cerca de 100.000 psi). Esta é uma verificação rápida de sanidade em relação à classificação de tração de um certificado de fábrica – útil para uma estimativa de campo rápida, mas o resultado do teste de tração certificado ainda deve ter precedência para aplicações críticas.

📚

Aluno comparando materiais

Verificando um resultado em relação a intervalos típicos

Guia usada Referência BHN computado 229

A guia Referência mostra que o aço-carbono normalmente funciona entre 120 e 150 BHN, o aço de médio carbono entre 150 e 250 BHN e o aço-liga endurecido entre 250 e 450 BHN. Um valor calculado de 229 cai diretamente na faixa do aço de médio carbono, confirmando que o resultado do teste parece fisicamente razoável antes de ser relatado.

🔗

Referência

Citar esta calculadora

APA e MLA

Use um destes formatos para citar esta calculadora em um trabalho ou relatório.

APA

MLA

📄

Análise detalhada

Compreendendo a dureza Brinell

4 capítulos · 6 min de leitura

O teste de dureza Brinell é uma das formas mais antigas e amplamente utilizadas para avaliar a resistência de um material à indentação permanente. Ele funciona pressionando uma bola dura no material sob uma carga conhecida e medindo o tamanho do amassado que ela deixa – um amassado menor significa um material mais duro. Essa única medição, executada por meio de uma fórmula padronizada em ASTM E10 e ISO 6506, produz o número de dureza Brinell (BHN) usado na fabricação, controle de qualidade e seleção de materiais.

Como funciona o teste Brinell

Uma esfera de aço endurecido ou carboneto de tungstênio de diâmetro conhecido D é pressionada em uma superfície plana e preparada do material de teste sob uma carga fixa F, mantida por um tempo de permanência padrão e então removida. A reentrância esférica resultante é medida ao longo de seu diâmetro d, e BHN é calculado como a carga dividida pela área de superfície curva dessa reentrância: BHN = 2F / (πD(D − √(D² − d²))). Como o teste deixa um recuo médio relativamente grande, o teste Brinell é especialmente adequado para materiais de granulação grossa ou não uniformes, como peças fundidas, onde um teste de menor escala (como Vickers ou Rockwell) pode fornecer uma leitura inconsistente dependendo exatamente de onde ele cai.

Da dureza à resistência à tração

Para muitos aços simples de carbono e de baixa liga, a resistência à tração acompanha a dureza Brinell de uma forma bastante consistente e aproximadamente linear - capturada na aproximação amplamente utilizada Rₘ (MPa) ≈ 3,45 × BHN, documentada na ASTM A370. Isso permite que uma leitura rápida e não destrutiva da dureza substitua uma estimativa aproximada da resistência à tração sem executar um teste de tração destrutivo completo em cada peça. A correlação mantém-se bem para os aços dos quais foi derivada, mas enfraquece para outras famílias de ligas – alumínio, titânio e aços altamente ligados podem desviar-se significativamente, pelo que a estimativa deve ser tratada como um número de planeamento e não como um valor certificado. Consulte a Calculadora de Módulo de Young e a Calculadora de Tensão para ferramentas relacionadas às propriedades dos materiais.

Escolhendo o penetrador e a carga corretos

As condições de teste padrão combinam um diâmetro de esfera com uma carga proporcional, de modo que o diâmetro de indentação resultante caia em uma faixa de medição confiável (normalmente 0,24D a 0,6D) — uma indentação muito pequena é difícil de medir com precisão, e muito grande arrisca os efeitos de borda do próprio penetrador ou perfurar material fino. Uma esfera de 10 mm com carga de 3.000 kgf é a combinação mais comum para aços e ferros fundidos; esferas menores e cargas mais leves (5 mm/750 kgf, 2,5 mm/187,5 kgf e assim por diante) são usadas para seções mais finas ou materiais mais macios para manter o recuo proporcional.

Limites deste modelo simples

Esta calculadora implementa a fórmula BHN padrão e a aproximação de resistência à tração ASTM A370, mas o teste Brinell real tem requisitos adicionais que este cálculo simples não impõe: espessura mínima da amostra (aproximadamente 10× a profundidade de indentação) para evitar que o efeito do penetrador alcance a superfície posterior, uma superfície de teste plana e devidamente preparada, tempo de permanência correto e combinações de penetrador/carga escolhidas de acordo com as tabelas ASTM E10 ou ISO 6506. A estimativa de resistência à tração é uma correlação empírica para aços comuns, não uma lei física. Para outras ligas, ou para qualquer resultado que contribua para uma decisão crítica de segurança, confirme com um teste de tração real ou com os dados certificados de propriedades mecânicas do material.

❓

Perguntas

Perguntas frequentes

6 perguntas

Qual é a fórmula para a dureza Brinell?+

BHN = 2F / (πD(D − √(D² − d²))), onde F é a carga de teste aplicada em quilograma-força (kgf), D é o diâmetro da esfera do penetrador em milímetros e d é o diâmetro da indentação resultante em milímetros. Esta é a carga dividida pela área da superfície curva do recuo, padronizada em ASTM E10 e ISO 6506.

Como a resistência à tração é estimada a partir do BHN?+

Utilizando a relação empírica Rₘ (MPa) ≈ 3,45 × BHN, documentada na ASTM A370. É uma aproximação confiável para muitos aços carbono simples e de baixa liga, mas menos precisa para outras famílias de ligas – trate-a como uma estimativa rápida em vez de um substituto para um teste de tração real.

Quais unidades esta calculadora usa?+

A carga aplicada é inserida em quilograma-força (kgf), e tanto o diâmetro do penetrador quanto o diâmetro da indentação são inseridos em milímetros (mm), correspondendo aos relatórios de teste padrão da Brinell. A estimativa da resistência à tração é mostrada em megapascais (MPa) e libras por polegada quadrada (psi).

Como a dureza Brinell se compara à Rockwell ou Vickers?+

Brinell, Rockwell e Vickers são escalas de dureza diferentes, cada uma usando um formato, carga e fórmula de penetrador diferentes, de modo que seus números brutos não são diretamente intercambiáveis - a conversão entre eles requer uma tabela de conversão padronizada (encontrada na ASTM E140), e não uma simples aritmética. Brinell é geralmente preferido para materiais de granulação grossa, como peças fundidas, porque sua indentação maior compensa melhor a variação local do que as indentações Vickers ou Rockwell menores.

Que carga e tamanho de bola devo usar?+

As combinações padrão combinam uma esfera maior com uma carga mais pesada para aços e ferros fundidos - mais comumente uma esfera de 10 mm com uma carga de 3.000 kgf - enquanto seções mais finas ou materiais mais macios usam uma esfera menor e uma carga proporcionalmente mais leve, de modo que o diâmetro da indentação cai na faixa de medição confiável (aproximadamente 0,24D a 0,6D). Consulte ASTM E10 ou ISO 6506 para obter todas as combinações recomendadas.

Por que o diâmetro do recuo tem que ser menor que o diâmetro da esfera?+

A fórmula envolve √(D² − d²), que só é definida para números reais quando d é menor que D — fisicamente, o diâmetro do recuo nunca pode exceder o diâmetro da bola que o formou. Se você inserir um valor onde d ≥ D, a calculadora o sinalizará como inválido em vez de retornar um resultado sem sentido.

Baixe na hora um PDF de uma página com seus resultados. Informe seu e-mail para receber também dicas ocasionais sobre nossas calculadoras — sem spam e com opção de cancelamento a qualquer momento. Privacidade.