CIÊNCIA E ENG MATERIAIS 1 DUREZA Consiste em uma medida da resistência de um material a uma...

1

CIÊNCIA E ENG MATERIAIS

DUREZA

Consiste em uma medida da resistência de um material a uma deformação plástica localizada, isto é, uma pequena impressão ou risco.

Os primeiros ensaios de dureza foram baseados em minerais naturais, com uma escala construída unicamente em função da habilidade de um material riscar um outro material mais mole.

2


DUREZA

Um sistema qualitativo e um tanto quanto arbitrário de indexação da dureza foi assim concebido, denominado escala Mohs, que varia desde 1, para o talco, no início de baixa dureza até 10, para o diamante.

Ao longo dos anos foram desenvolvidas técnicas quantitativas de dureza, nas quais um pequeno penetrador é forçado contra a superfície de um material a ser testado, sob condições controladas de carga e de taxa de aplicação.

3


DUREZA

A profundidade ou o tamanho da impressão resultante é medida, a qual, por sua vez, é relacionada a um número de dureza; quanto mais macio for o material, maior e mais profunda será a impressão e menor será o número índice de dureza.

4


DUREZA

Os ensaios de dureza são realizados mais frequentemente do que qualquer outro ensaio mecânico, por diversas razões:1. São simples e baratos2. O ensaio é não-destrutivo3. Outras propriedades mecânicas podem, com frequência,

ser estimadas a partir dos dados de dureza, tal como o limite de resistência à tração.

5


DUREZA

ENSAIOS DE DUREZA ROCKWELLConstituem o método mais comumente utilizado para

medir a dureza, pois são muito simples de executar e não exigem habilidades especiais.

Várias escalas diferentes podem ser utilizadas a partir de combinações possíveis de vários penetradores e diferentes cargas, o que permite o ensaio de, virtualmente, todas as ligas metálicas.

6


DUREZA ROCKWELL

Os penetradores incluem esferas de aço endurecidas, com diâmetros de de polegada, e um penetrador cônico de diamante, usado para materiais mais duros.

Com esse sistema, um número de dureza é determinado pela diferença na profundidade de penetração resultante da aplicação de uma carga inicial menor seguida por uma carga principal maior, a utilização de uma carga menor aumenta a precisão do ensaio.

7


DUREZA ROCKWELL

Com base nas amplitudes de ambas as cargas, a menor e a principal, existem dois tipos de ensaios: Rockwell e Rockwell superficial. Para o ensaio Rockwell, a carga menor é de 10 kg, enquanto as cargas principais são de 60, 100 e 150 kg, enquanto que no ensaio superficial, a carga menor é de 3 kg, enquanto 15, 30 e 45 kg são os valores possíveis para a carga principal.

Cada escala é representada por uma letra do alfabeto, dependendo do penetrador.

8


Escala de Dureza Rockwell

Callister, J. W. D., Ciência e engenharia de materiais: uma introdução, LTC, 7ª Ed, 2008

9


Escala de Dureza Rockwell Superficial


10


Escala de Dureza Rockwell Superficial


11


DUREZA ROCKWELLOs ensaios superficiais são realizados com frequência

para os corpos de prova mais finos.

Ao se especificar as durezas Rockwell e superficial, tanto o número de dureza como o símbolo da escala devem ser indicados. A escala é designada pelo símbolo HR seguido pela identificação de escala apropriada.

Por exemplo 80 HRB representa uma dureza Rockwell de 80 na escala B, enquanto 60 HR30W indica uma dureza superficial de 60 na escala 30W.

12


DUREZA ROCKWELL

Para cada escala, a dureza pode variar até 130; contudo, conforme os valores de dureza passa de 100 ou caem abaixo de 20 em qualquer escala, eles se tornam imprecisos; e, uma vez que as escalas apresentam alguma superposição, em tais casos, é melhor utilizar a próxima escala de dureza maior ou menor.

13


DUREZA ROCKWELL

Imprecisões também resultam se o corpo de prova for muito fino, se uma impressão é feita muito próxima à aresta da amostra ou se são feitas duas impressões muito próximas uma da outra.

A espessura do corpo de prova deve ser de, pelo menos, dez vezes a profundidade da impressão, e deve ser dado um espaçamento de, no mínimo três diâmetros da impressão entre o centro de uma impressão e a aresta do corpo de prova ou até o centro de uma segunda impressão.

14


Equipamento moderno de dureza Rockwell


15


DUREZA BRINELL

Assim como nas medidas Rockwell, um penetrador esférico e duro é forçado contra a superfície do metal a ser testado.

O diâmetro do penetrador de aço endurecido (ou de carbeto de tungstênio) é de 10,00 mm. As cargas padrões variam entre 500 e 3.000 kg em incrementos de 500 kg. Os materiais mais duros exigem a aplicação de cargas maiores.

16


DUREZA BRINELL

O número de dureza Brinell, HB, é função tanto da amplitude da carga quanto do diâmetro da impressão resultante.

Esse diâmetro é medido com um microscópio especial de baixo aumento, utilizando uma escala que está gravada na sua ocular.

O diâmetro medido é, então, convertido no número HB apropriado com o auxílio de uma tabela.

17


TÉCNICAS DE ENSAIO DE DUREZA


18


MICRODUREZA KNOOP E VICKERS

Para cada ensaio, um penetrador de diamante muito pequeno e com geometria piramidal é forçado contra a superfície do corpo de prova. As cargas aplicadas são muito menores do que para os ensaios Rockwell e Brinell, variando entre 1 e 1.000 g.

A impressão resultante é observada e medida em um microscópio, sendo então essa medida convertida em um número de dureza.

19



Pode ser necessária uma preparação cuidadosa da superfície do corpo de prova (lixamento e polimento), a fim de assegurar uma impressão bem definida, que possa ser medida com precisão.

Os números de dureza Knoop e Vickers são designados por HK e HV, respectivamente.

Os métodos Knoop e Vickers são designados como métodos de ensaio de microdureza, devido ao tamanho do penetrador.

20



Ambos são bem adequados para medida da dureza em regiões pequenas e selecionadas de um corpo de prova, além disso, o método Knoop é usado para o ensaio de materiais frágeis, tais como os cerâmicos.

21


CONVERSÃO DE DUREZA

Uma vez que a dureza não é uma propriedade bem definida dos materiais, e devido às diferenças experimentais que existem entre as várias técnicas, não foi desenvolvido um sistema de conversão abrangente.

Os dados de conversão de dureza foram determinados experimentalmente, tendo sido observado que eles dependem do tipo e das características do material.

Os dados de conversão mais confiáveis que existem são para os aços.

22



23


CORRELAÇÃO ENTRE A DUREZA E O LRT

Tanto o limite de resistência à tração como a dureza são indicadores da resistência de um metal à deformação plástica.

Eles são aproximadamente proporcionais.

Como regra geral para a maioria dos aços, a dureza HB e o LRT são relacionados de acordo com:

LRT(MPa) = 3,45 x HB

24


Relações entre a dureza e o LRT para o aço, latão e ferro fundido


25


1. a) Um penetrador para ensaios de dureza Brinell com 10 mm de diâmetro produziu uma impressão com diâmetro de 2,50 mm em um liga de aço quando foi usada uma carga de 1.000 kg. Calcule a HB desse material.

b) Qual será o diâmetro de uma impressão para produzir uma dureza de 300 HB quando é usada uma carga de 500 kg?

CIÊNCIA E ENG MATERIAIS 1 DUREZA Consiste em uma medida da resistência de um material a uma...

Documents

Transcript of CIÊNCIA E ENG MATERIAIS 1 DUREZA Consiste em uma medida da resistência de um material a uma...