A dureza descreve as propriedades do aço que permitem resistir à deformação, penetração e arranhões. Quanto maior a dureza do aço, mais resistente será a superfície. As escalas mais importantes de dureza são Brinell, Rockwell e Vickers.
Continue a leitura e entenda tudo sobre o assunto! No final você também vai conferir uma tabela de comparação entre as escalas de dureza.
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O que é Dureza?
A dureza é a resistência de um material à deformação localizada. O termo pode ser aplicado à deformação por indentação (penetração), arranhões, cortes ou dobras. Em metais, cerâmicas e na maioria dos polímeros, a deformação considerada é a deformação plástica da superfície.
O que é Ensaio de Dureza?
A aplicação do teste de dureza permite avaliar as propriedades de um material, como resistência, ductilidade e resistência ao desgaste, e assim ajudar a determinar se um material ou tratamento é adequado para a finalidade necessária.
Assim, o ensaio de dureza é um teste para determinar a resistência a um material que exibe deformação permanente pela penetração de outro material mais duro. De modo geral, o ensaio de dureza é usado para duas caracterizações:
Características do material
• Teste para verificar o material;
• Teste de temperabilidade;
• Teste para confirmar o processo;
• Pode ser usado para prever a resistência à tração.
Funcionalidade
• Teste para confirmar a capacidade de funcionar conforme projetado;
• Resistência ao desgaste;
• Dureza;
• Resistência ao impacto.
Como funcionam os ensaios de dureza?
Um ensaio de dureza é normalmente executado pressionando um objeto especificamente dimensionado e carregado (penetrador) na superfície do material testado. A dureza é determinada medindo a profundidade de penetração do penetrador ou medindo o tamanho da impressão deixada por um penetrador.
Dureza Brinell (HB)
Brinell foi o primeiro teste padronizado a ser amplamente utilizado, especialmente em metais. O processo do ensaio envolve a pressão do penetrador de esfera de carboneto na superfície do material de teste durante um determinado período de tempo com uma força aplicada constante.
As forças mais frequentemente usadas variam de 500 kgf (quilograma-força), normalmente para metais não ferrosos, a 3000 kgf, normalmente para aço.
O resultado é um recorte redondo que pode ser medido e utilizado junto com a carga aplicada para calcular um valor de dureza. As desvantagens do ensaio de dureza Brinell são que ele é lento em comparação com outros métodos e é destrutivo, deixando um grande recuo na amostra de teste.
Dureza Rockwell (HR)
O ensaio de dureza Rockwell é provavelmente o mais comumente usado hoje, principalmente por ser a forma de teste mais rápida e precisa.
Pode-se realizar o ensaio de dureza Rockwell em dois tipos de máquinas, ambas com a mesma técnica de operação, que diferem apenas pela precisão de seus componentes. A máquina padrão mede a dureza Rockwell normal (dureza em geral). A máquina mais precisa mede a dureza Rockwell superficial, indicada para avaliar dureza em folhas finas, lâminas, etc.
Existem três estágios para o teste de dureza Rockwell. Uma carga preliminar é aplicada por um penetrador de diamante ou esfera por um curto período de tempo. A carga preliminar é então removida e o recuo é medido. A carga é posteriormente aumentada e aplicada, conhecida como carga principal.
A carga principal é então liberada e a carga preliminar reaplicada por um curto período. O penetrador é removido e o recuo final medido. O valor de dureza Rockwell do material é calculado a partir da diferença entre as medições de profundidade de indentação final e preliminar.
As forças aplicadas variam entre 15 kgf e 3000 kgf, dependendo do tipo de material de teste. A escala de dureza normal possui sete variações denominadas por letras: de A até o G. Já a escala de dureza artificial abrange as variações HR15N; HR30N; HR45N; HR15T; HR30T; HR45T, entre outras. Enquanto os números (15, 30, 45) remetem à carga, as letras depois dos números remetem ao tipo de penetrador.
Dureza Vickers (HV)
O teste de Dureza Vickers pode ser executado nas escalas de dureza micro e macro com uma carga de teste máxima de 50 quilogramas. Entretanto, é conhecido como um teste de ‘microdureza’, o que significa que é normalmente aplicado para seções de material pequenas ou finas.
Este tipo de ensaio de dureza também é realizado aplicando força controlada por um determinado período de tempo a um penetrador, que neste caso é uma pirâmide de diamante quadrada.
A medição da impressão e a carga de teste são usadas na fórmula apropriada para calcular o valor de dureza Vickers. Devido ao pequeno recuo, a superfície do material deve ser lisa e altamente polida.
Os valores de carregamento típicos variam entre 10g a 1 kgf, embora as cargas “macro” sejam raramente usadas e se estendam até 30 kgf.
Tabela de Dureza dos Aços
Confira abaixo duas tabelas de conversão de dureza em dureza (comparação entre Brinell, Rockwell e Vickers) e dureza em resistência à tração (tensile strength, em inglês) para aços sem liga e de baixa liga e aços fundidos.
⚠️ Os valores da tabela são valores de referência. A comparação é repleta de incertezas e deve ser limitada aos casos inevitáveis!
Os números entre parênteses são valores de dureza que estão fora da faixa de definição dos métodos de ensaio de dureza padronizados, mas são praticamente usados como valores aproximados em muitos casos.
Os valores de dureza Brinell até 450 HB foram determinados com a esfera de aço como indentador, os maiores valores com a esfera de carboneto.
*Todos os dados são sem garantia de exatidão*
Endurecimento do Aço
A dureza de um aço pode ser aumentada – ou diminuída – quando necessário. Os principais tratamentos térmicos para endurecer aço são:
Têmpera
O aço quente é resfriado rapidamente (em água ou óleo) para tornar-se duro novamente. O mesmo aço é aquecido e resfriado inúmeras vezes para garantir que seja capaz de sustentar estruturas, por exemplo.
Cementação
O endurecimento do aço ocorre a partir da adição de carbono na superfície do aço de baixo carbono. Na cementação, a superfície do metal fica com alto teor de carbono (endurecido) e o núcleo com baixo teor (mais macio, mas ainda resistente).
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Nitretação
Proporciona a superfície mais endurecida! A nitretação é diferente dos outros procedimentos pois as partes individuais são tratadas e temperadas antes. Então o metal é aquecido em um forno com atmosfera de gás amônia.
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