Dureza dos materiais resumo

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Dureza dos materiais resumo

Dureza dos materiais
Dureza define-se como sendo a resistência que um material oferece ao sofrer uma deformação plástica em sua superfície e seu conhecimento aprimora os controles de qualidade em processos de conformação plástica e em processos de ligação.
Para determinar a dureza, há várias técnicas sendo que nestas técnicas um pequeno penetrador é forçado contra uma superfície do material a ser testado. A partir desse resultado, mede-se a profundidade ou o tamanho da impressão relacionando a um número, índice de dureza. Assim, quanto mais macio for o material, maior e mais profunda será a impressão e menor será o índice. Os valores da dureza são relativos, dependendo, assim, do tipo de técnica utilizada.
Métodos de medição

risco (escala de dureza de MOHS)
Ressalto (método de SHORE)
Penetração (BRINEL, VICKERS, ROCKWELL).

Para mecânica resistência à penetração de um material duro em outro.
Para usinagem é a resistência ao corte de um metal.
Para mineralogistas é a resistência ao risco de um material.
Para metalurgia resistência à deformação plástica.

Processos de ensaio de dureza (BRINEL, VICKERS, ROCKWELL).

Dureza Brinell.
Método de ensaio:
Aplica-se a carga por um tempo padrão (normalmente por 30 segundos) e o diâmetro da impressão é medido por um microscópio de baixa ampliação. Deve-se fazer duas leituras perpendiculares entre si. A superfície deve ser relativamente lisa e isenta de sujidades e película de óxidos. Contudo, para metais muito macios, a carga de 3000Kg seria muito alta. Para diminuir a carga, devemos também mudar o diâmetro do
indentador para que se produza indentações geometricamente similares.

Vantagens do Método Brinell:
- Adequado (produz grandes calotas na peça, quando D=10mm) para materiais compostos por mais de uma fase (valores de dureza discrepantes), como os ferros fundidos.
- Existe a possibilidade de se estimar a resistência à tração a partir da dureza Brinell, aplicando-se a seguinte equação:
ou
- Baixo custo de equipamento
Desvantagens do método Brinell:
- Só é possível se medir a dureza de materiais de média dureza, isto é, até no máximo 500Hb, caso contrário a esfera pode sofrer deformação plástica.
- Existe a necessidade de um acabamento superficial mínimo.
- É sujeito a erros de medição.
- A impressão sendo muito grande pode inutilizar a peça.

Não se presta para materiais que sofreram algum tipo de tratamento de superfície.

Dureza Rockwell

Possibilidade de avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais macios até os mais duros. Contudo, também apresenta limitações.
Dureza Rockwell a mais utilizada no mundo, pelas seguintes razões:

rapidez
facilidade de execução
isenção de erros humanos
pequeno tamanho de impressão
Indentadores utilizados esférico (aço com elevada dureza) ou cônico (com e de diamante com 120o de conicidade).

Esquema representando o ensaio de dureza Rockwell.

Leitura do valor de dureza Rockwell diretamente em um registrador.
Indentador cônico leitura na escala externa (preta).
Indentador esférico leitura na escala interna (vermelha).

Obs.: O valor indicado na escala do mostrador (dureza Rockwell) corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, de forma que uma impressão profunda corresponde a um valor baixo na escala e uma impressão rasa corresponde a um valor alto na escala.
Obs.: O número de dureza Rockwell, ao contrário das dureza Brinell e Vickers, que têm unidades de Kgf/mm2, é puramente arbitrário.
A dureza Rockwell é dependente da carga e do penetrador, de forma que se torna necessário especificar a combinação que é usada. Isto é feito com uma letra indicativa. A pré-carga é de 10Kgf e as cargas possíveis são de 60, 100 e 150Kgf.
Obs.: As escalas não têm relação entre si, de forma que não faz sentido comparar a dureza de materiais submetidos a ensaios de dureza Rockwell, utilizando-se escalas diferentes.
A profundidade que o penetrador vai atingir é importante para se definir a espessura mínima do corpo de prova, sendo que esta deve ser 17 vezes a profundidade atingida pelo penetrador.
A profundidade do penetrador (P em mm) não é possível ser medida, mas se pode estimar através das seguintes relações:
P= 0,002 x (100-HR) diamante
P= 0,002 x (130-HR) esférico
Desvantagens:

Não é uma escala contínua de dureza. Funciona para faixas de dureza.
O valor de HR não tem relação com a resistência à tração dos materiais

Ensaiados. O valor de HR não tem relação com a resistência à tração dos materiais ensaiados.

Dureza Vickers

Ensaio de dureza Vickers resistência à penetração de uma pirâmide de base quadrada e ângulo entre faces de 136o (ver Figura 3), sob uma determinada carga.
Tempo de aplicação de carga de 30 segundos.
HV Kgf/mm2
Assim, pode-se também estimar a resistência à tração do material, usando-se a mesma relação apresentada na dureza Brinell.
Cargas podem ser de qualquer valor. Valor de dureza é independente da carga usada!
Cargas de 1 a 120Kg são usadas, sendo que a carga ideal é função da dureza do material.
Indentador de dureza Vickers:

Valores de Hv de 5 a 1500 podem ser obtidos.
Vantagens:

Escala contínua de dureza
Impressões de dureza extremamente pequenas
Deformação nula do indentador
Aplicação para qualquer espessura
Relação com a resistência à tração

Desvantagens

Necessidade de preparação cuidadosa da superfície
Processo lento
Sujeito a erros do operador

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