dureza do Material-tipos, métodos e unidades de ensaio

dureza é a qualidade do material para suportar uma deformação localizada. Pode ser especialmente importante quando se procura um material adequado para um ambiente que inclua pequenas partículas que possam induzir o desgaste do material. Materiais macios sofrem entalhes enquanto os duros resistem a qualquer mudança de forma.a dureza

deve ser vista no contexto de outras propriedades do material, como a resistência, elasticidade, etc. Por exemplo, muitos materiais duros tendem a ser frágeis, limitando seus casos de uso.

neste artigo, vamos dar uma olhada mais de perto no que é a dureza do material, como ele é medido e como comparar as diferentes unidades.

What Is Material Hardness?dureza é a medida da resistência de um material a uma deformação permanente localizada. A deformação permanente também é chamada de deformação plástica. Embora a deformação elástica signifique que um material muda de forma apenas durante a aplicação da força, uma deformação plástica resultante significa que o material não voltará à sua forma original.alguns materiais são naturalmente duros. Por exemplo, tungstênio é um metal incrivelmente duro que encontra uso como um elemento de liga em aços de ferramentas. Isto garante que este grupo de aços pode resistir ao desgaste mesmo a altas temperaturas durante as operações de corte.carboneto de tungsténio cementado, que encontra muito uso nos cortadores de moagem, também inclui frequentemente tungsténio. Estes pedaços substituíveis de ferramentas de corte prolongam consideravelmente a vida útil das ferramentas de corte.por outro lado, alguns materiais, incluindo metais, são macios ao ponto de os tornar inúteis para muitas aplicações. O ouro puro é tão macio que arranhar ou dobrar não precisa de muito esforço. Portanto, a adição de outros metais como prata, cobre e alumínio é essencial para melhorar a sua dureza.com alguns materiais, o tratamento térmico é uma possibilidade de induzir maior dureza superficial, mantendo as outras qualidades do metal em seu núcleo. Os veios das máquinas muitas vezes passam por este processo para garantir uma vida útil mais longa.

um engenheiro também deve considerar a razão de dureza ao criar um conceito de design de produto. Por exemplo, em um rolamento e eixo ajuste, o rolamento tem que ser mais suave porque eles são mais fáceis de substituir. Com movimento constante, uma parte tem que usar e a escolha é do engenheiro.

os tipos de dureza

os materiais comportam-se de forma diferente sob diferentes tipos de carga. Por exemplo, um metal que pode ter um enorme impacto único extremamente bem pode não agir o mesmo durante o carregamento contínuo.os ensaios de dureza devem ser efectuados para cada caso, de modo a que possa ser feita uma escolha bem informada da aplicação.

os três tipos de dureza são a dureza de arranhão, rebound e indentação. Medir cada tipo de dureza requer um conjunto diferente de ferramentas. Além disso, o mesmo material terá diferentes valores de dureza para cada um dos tipos acima mencionados.este tipo de dureza refere-se à resistência à deformação permanente ao submeter um material a uma carga contínua.a dureza de indentação é o que engenheiros e metalúrgicos costumam referir quando falam de dureza. Medir o seu valor é de interesse primário, uma vez que a carga contínua é a forma mais comum de carregamento de Metais.este tipo de dureza refere-se à capacidade de um material resistir a arranhões na superfície. Os arranhões são entalhes contínuos estreitos na camada superior devido ao contato com um material afiado e mais duro.

Zero de teste também é comumente utilizado para materiais frágeis, tais como a cerâmica como eles não sofrem significativa deformação plástica. É importante considerar a dureza do arranhão como algumas aplicações materiais são altamente sensíveis à pontuação.

considere o caso de um invólucro da garrafa do motor como um exemplo. Arranhões ou marcações podem ocorrer devido a várias razões. A superfície do revestimento entra em contato com uma variedade de metais, tais como anéis de pistão, partículas estranhas em combustível ou óleo de lubrificação. Às vezes, assentos impróprios de liner pode contribuir para isso.as partículas abrasivas podem causar arranhões que, em última análise, degradam o desempenho do motor e custam mais em manutenção, peças sobressalentes e consumo de combustível a longo prazo.

na fase de projeto, a seleção de metal correto considera a dureza dos materiais com os quais ele entrará em contato. A dureza do invólucro deve ser maior do que os materiais com os quais irá interagir. Isto ajuda a evitar muitas questões possíveis.

dureza de Rebound ou dureza dinâmica

dureza de Rebound tem mais a ver com dureza elástica do que com dureza de plástico. O material absorve a energia no impacto e devolve-a ao indentor.

um indenter é um material de referência usado para testes de dureza. A dureza dinâmica é normalmente medida pelo lançamento de um martelo com ponta de diamante no provete e pela gravação do Salto do martelo após este atingir a superfície.

Quanto mais próxima a altura da queda original, maior o valor da dureza de rebound.

Diferentes Dureza Unidades

A unidade SI de dureza é N/mm2. A unidade Pascal também é usada para dureza, mas dureza não deve ser confundida com pressão.os diferentes tipos de dureza discutidos acima têm diferentes escalas de medição. Para o arranhão, indentação e dureza rebound, os métodos de medição variam (por exemplo, Brinell, Rockwell, Knoop, Leeb e Meyer). Dado que as unidades são derivadas destes métodos de medição, não são adequadas para comparação directa.

no entanto, você pode sempre usar uma tabela de conversão para comparar os valores de Rockwell (B & C), Vickers e Brinell. Tabelas como estas não são 100% precisas, mas dar uma boa indicação.

em todas estas escalas, um material duro terá um maior número de dureza.

O comumente usado unidades para medição de dureza são:

• Brinell de Dureza Número (HB)
• dureza de Vickers número (HV)
• dureza de Rockwell número (HRA, HRB, HRC, etc.)
• Leeb valor de dureza (HLD, HLS, HLE, etc)

a Medição de Dureza

Os vários tipos de dureza são medidos usando diferentes métodos de ensaio. Uma comunalidade entre todos os métodos é o uso de um indenter para criar a indentação na área de superfície do provete. A indentação proporciona uma representação tangível da dureza dos materiais e é fácil de medir e replicar.os materiais mais duros terão entalhes rasos e materiais mais macios terão entalhes mais profundos.

de Ensaio de Dureza Brinell

O teste Brinell foi um dos primeiros amplamente aceitos testes de dureza para o recuo de medição de dureza. No teste de Brinell, uma esfera de aço de 10 mm de diâmetro é usada como um indentor para criar uma impressão no provete para calcular o seu número de dureza Brinell.

a bola é mantida no lugar por um tempo predeterminado, geralmente 30 segundos, e uma força é aplicada sobre a bola. Esta força varia em função do metal de ensaio a ser medido.a carga normal é de 3000 kg, mas pode ser reduzida para 500 kg para metais mais macios. Para metais mais duros, uma esfera de carboneto de tungstênio pode ser usado para evitar a distorção da bola. A unidade de Dureza HB (ou HBN) será alterada para HBW no caso de tungsténio para notificar a sua utilização (tungsténio=volfrâmio em alemão/sueco).ao remover o indentor, a amolgadela é observada com um microscópio de baixa potência e o tamanho é calculado tomando a média das medições em ângulos retos.após a conclusão do ensaio de Brinell, o número de dureza é calculado do seguinte modo::

, onde

F – força, N

D – indenter diâmetro, mm

d – recuo de diâmetro, mm

de Ensaio de Dureza Rockwell

teste de dureza Rockwell é o método mais comumente usado para o recuo de medições de dureza. O valor da dureza Rockwell é acompanhado pela escala utilizada.dependendo do material a ser testado, deve ser seleccionada uma escala adequada. Esta escala de dureza fornece informações sobre o tipo de combinação de indentação e carga utilizada.

Há um total de 30 escalas disponíveis para escolher. Isto é o que faz de Rockwell um teste de bitola para medir a dureza de uma grande variedade de materiais. Mesmo medições de dureza de materiais cerâmicos e compósitos são possíveis. As escalas mais usadas são ” B “E”C”.no ensaio de dureza do Rockwell, antes de aplicar a carga de ensaio, aplica-se uma pequena carga para colocar o centro no provete e remover o efeito de quaisquer irregularidades na superfície. Isto proporciona uma maior precisão.

então semelhante ao teste de Brinell, o indenter é usado para criar uma impressão sobre o material, aplicando a carga de teste também conhecida como uma carga principal. A impressão é então medida para determinar a dureza. UM dial gauge é usado para registrar a deformação.

o aumento líquido da dimensão de amolgadela (entre a aplicação da carga menor e da carga principal) é considerado para o cálculo do valor de dureza.é necessário especificar a velocidade de carga. Em metais macios, velocidades variáveis de aplicação de carga podem produzir uma diferença apreciável no valor final. É importante monitorizar cuidadosamente se a taxa de carga está de acordo com a norma.

a fórmula para a dureza Rockwell é::

, onde

N – fator de escala, dependendo da escala utilizada

s – fator de escala, dependendo da escala utilizada

d – profundidade de permanente avanço comparado com menor carga, mm

Teste de Dureza Vickers

A terceira maneira para medir a dureza do material é usando o teste Vickers. Isto é especialmente adequado para materiais mais suaves que não precisam de cargas elevadas. Com materiais macios, o método Vickers proporciona maior precisão.

também, calcular o valor de dureza é mais fácil, como Vickers usa o mesmo indenter de diamante para todos os materiais. Assim, ajustar a fórmula não é necessário.

outra característica importante é o uso de uma lupa, tornando possível testar áreas com uma microestrutura específica.em primeiro lugar, o testador tem de colocar a peça na máquina e usar o microscópio para encontrar a altura adequada. Então, usando as imagens, o lugar correto é determinado.

O indentor de diamantes tem a forma de uma pirâmide de quatro lados. Depois de tocar na peça, a máquina logo alcança o valor de força pré-determinado. Fica na mesma carga durante um certo tempo.

então, a medição da indentação ocorre. O cálculo do valor de Dureza Vickers usa a seguinte fórmula::

, onde

F – força, N

d – avanço diagonal, mm

Dureza Mohs de Teste

mineralogista alemão Mohs esboçaram a dureza Mohs de teste para medir o risco de dureza dos materiais. Neste ensaio, o material é riscado com um material de referência com uma dureza definida.é atribuído ao material de ensaio um valor numérico de dureza com base nos resultados do ensaio. O ensaio de dureza Mohs utiliza como escala para o ensaio 10 Materiais de referência de dureza variável.o material mais macio utilizado é o talco (valor=1) e o material Mais Duro é o diamante (valor=10). Dado que as referências usadas para a escala de Mohs não têm um aumento Classificado, a escala de Mohs carece de precisão e é apenas uma medida aproximada de dureza.hoje em dia, os testes de arranhão modernos são realizados usando indentores de diamante Rockwell, arranhando o provete para um comprimento específico pressionado por um valor de carga selecionado.

escleroscopia com Teste

Um escleroscopia com é um dispositivo usado para medir a repercussão ou dinâmica de dureza dos materiais. A configuração consiste em um tubo de vidro vertical oco conectado a um suporte. Através deste tubo, um martelo de diamante é lançado sobre o provete e o salto do martelo é gravado.o martelo de diamante é largado a partir de uma altura fixa sob o seu próprio peso. Ao entrar em contacto com o provete, o martelo volta. Este salto será maior para materiais com maior dureza.

O salto será menor para um metal macio como uma parte da energia de impacto será esgotada na criação de uma amolgadela na superfície de ensaio. O tubo de vidro tem gradientes para medir a altura do Salto. A dureza de Rebound é medida em unidades de terra.