Ensaio de Dureza

Ensaio de dureza

Introdução

O ensaio de dureza é muito utilizado para pesquisas e estudos mecânicos e metalúrgicos. É também muito utilizada na especificação e comparação de materiais.

Mas o que é dureza?

O conceito de dureza pode ter diferentes significados, dependendo da área de aplicação. Sua conceituação é difícil e entre os conceitos mais conhecidos destacam-se:
  • Resistência a deformação plástica permanente (metalurgia);
  • Resistência ao risco (mineralogia);
  • Resistência a penetração de um corpo duro (mecânica).

Fatores que influenciam na dureza de uma junta soldada

Vários fatores influenciam a dureza de uma junta soldada. Dentre eles citam-se:
  • Composição química do metal de base;
  • O grau de trabalho mecânico (encruamento) do metal de base;
  • Composição química do consumível;
  • Efeitos metalúrgicos devido a soldagem;
  • Tratamento térmico;
  • Parâmetros de soldagem.
Ou seja, a dureza não é uma propriedade absoluta.

Uma junta soldada apresenta regiões bastante definidas, que são denominadas metal de base, zona afetada pelo calor e zona fundida. Os limites máximos de dureza para estas regiões são definidos por algumas normas e especificações.

Quando os limites são superados, significa que a junta soldada pode estar comprometida devido a perda de ductilidade.

Os métodos mais utilizados no ramo da metalurgia e mecânica para determinação de dureza são Brinell, Rockwell e Vickers.

Finalidade do ensaio de dureza

O ensaio de dureza é muito aplicado para comparar materiais ou mesmo para especificar um material . É possível, por meio de tabelas, obter uma correlação aproximada entre os métodos de determinação de dureza Brinell, Rockwell e Vickers e os valores de limite de resistência à tração.

Equipamento

As máquinas utilizadas no ensaio de dureza (conhecidas também como durômetro de bacada) dos laboratórios podem ter uma especialidade ou método. Em outras palavras, um durômetro para cada um dos métodos, Brinell, Rockwell ou Vickers.

Mas também existe um durômetro universal que pode executar ensaios de dureza por vários métodos (incluindo os três principais métodos).

Métodos Tradicionais

Cada um possui seu próprio artigo. Saiba mais em:

Métodos portáteis

Os ensaios relativos aos métodos anteriormente são realizados em laboratórios, porém existem situações onde o ensaio em laboratório não pode ser executado. Para ensaios em equipamentos ou em peças de grande porte, opta-se pelo uso de medidores portáteis.

Há também a facilidade no seu manuseio, pois podem ser utilizados em quaisquer outras posições além da vertical. Os medidores portáteis de dureza são também chamados de durômetros portáteis.

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Medidor Portátil para Dureza Brinell

Os durômetros portáteis mais utilizados para o ensaio de dureza Brinell são o tipo Poldi e o tipo Telebrineller.

Os dois trabalham com a comparação das impressões produzidas ao mesmo tempo no material testado e numa barra padrão de dureza conhecida.

As impressões são feitas por uma "bolinha" de aço de 10 mm de diâmetro, através do impacto de um martelo sobre um dispositivo de impacto ou haste do medidor.

De forma idêntica ao método convencional, são feitas duas leituras de cada impressão por meio de uma lupa graduada, e com os diâmetros médios da barra padrão determina-se, por tabelas ou cálculo, a dureza da peça.

A dureza determinada por cálculo é dada pela relação abaixo:

Cálculo da dureza brinell
Cálculo da dureza brinell

É desejável que a barra padrão seja de dureza próxima à do material testado, e que o diâmetro da impressão não passe de 4 mm.

O método não possui a precisão do ensaio convencional, porém é satisfatório, entre outras aplicações, na verificação de dureza de soldas após o tratamento térmico.

Este é o método que é usado para sua avaliação na prova prática de dureza.

Medidor Portátil De Dureza Rockwell

O método se baseia no princípio da medição da profundidade da impressão, característico do método.
Uma pré-carga de 0,05 kgf e logo após uma carga de 5 kgf é aplicada manualmente por 2 segundos. 

A leitura é feita num mostrador com a indicação da ponta de uma coluna de fluído, que se desloca num tubo fino. A altura ou comprimento da coluna de fluído é proporcional a profundidade da mossa (ou impressão).

Devido à pequena impressão que o aparelho provoca, ele pode ser posicionado em locais restritos tal como zona afetada termicamente de solda.

Este equipamento pode utilizar mostradores com escala Brinell ou Vickers no lugar da escala Rockwell C sendo, neste caso, necessário utilizar também os penetradores dessas escalas.

Relação entre Dureza e Limite de Resistência a Tração

Existe uma correlação aproximada entre os valores de dureza Brinell e os valores do limite de resistência a tração dos aços. A correlação é aproximada em virtude das diversas composições químicas e processos de fabricação dos aços.

Estas variações podem fazer divergir os valores dos limites de resistência a tração obtida através dos valores de dureza dos valores reais dos limites de resistência à tração.

Quando for necessária uma conversão mais precisa, a mesma deve ser desenvolvida especificamente, por exemplo, para cada composição química do aço, tratamento térmico, etc.

Existe uma relação que foi determinada empiricamente entre dureza Brinell e a resistência à tração:

Limite de resistência = 0,36 X HB

Essa relação é aplicável apenas a aços carbono e aços de médio teor de liga.
Sendo:
  • limite de resistência em kgf/mm2
  • HB = dureza Brinell, em kgf/mm2

Relações de conversão de dureza

Temos várias tabelas de conversão para dureza. As tabelas da norma ASTM é a mais utilizada para a conversão entre as várias escalas de dureza.

Entretanto, não se pode confiar demasiadamente nos valores de dureza obtidos pela conversão de escalas, pois há muitos fatores que impedem precisão nos resultados, tais como cargas e penetradores diferentes, impressões de formas diversas, comportamento diferente do material ensaiado sob a ação da carga (condições do encruamento resultante).

De qualquer modo, e considerando que o ensaio de dureza não determina uma propriedade bem definida, as tabelas de conversão, embora sejam relações empíricas, são de grande utilidade prática.

Referências Bibliográficas

Citação

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Copie o parágrafo abaixo e cole na sua seção de bibliografia (ou referências bibliográficas). Lembre-se de substituir os "X" maiúsculos pelas datas da sua consulta.

LUZ, Gelson. Ensaio de Dureza. Blog Materiais, [s. l], 2017. Disponível em: https://www.materiais.gelsonluz.com/2017/10/ensaio-de-dureza.html. Acesso em: XX de XXXX de 20XX.


Obs.: Esta citação segue a norma ABNT NBR 6023 (Sim ela foi revisada).

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Aço Carbono,27,Aço Cromo,2,Aço Cromo Molibdênio,3,Aço Cromo Níquel Molibdênio,6,Aço Cromo Vanádio,1,Aço Inoxidável,11,Aço Manganês,1,Afinidade-Eletronica,87,AISI,11,ASTM,72,Calor Específico,30,Calor-Fusao,93,Calor-Vaporizacao,96,Composição Química,138,Condutividade-Eletrica,79,Condutividade-Termica,104,Densidade,240,Dilatacao-Termica,85,Distribuicao-Eletronica,109,Elementos-Quimicos,109,Eletronegatividade,102,Energia-de-Ionizacao,102,Ensaios Destrutivos,14,Estados-de-Oxidacao,104,Estrutura-Cristalina,95,Familia,78,Grupo,109,Isotopos,109,Livros,3,Massa Específica,14,Massa-Atômica,140,Massa-Molar,65,Massa-Molecular,46,Modulo-de-Elasticidade,81,Numero-Atomico,109,Periodo,106,Peso Específico,87,Ponto-de-Ebulição,140,Ponto-de-Fusão,164,Potencial-de-Ionizacao,101,Propriedades,7,Químicas,20,Raio-Atomico,86,Raio-Covalente,87,Raio-Ionico,78,SAE 10XX,24,SAE 13XX,1,SAE 41XX,3,SAE 43XX,2,SAE 5XXX,2,SAE 61XX,1,SAE 86XX,3,SAE 93XX,1,Simbolo-Quimico,109,Termos Técnicos,30,Valencia,98,Viscosidade,49,Volume-Atomico,94,
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