Ensaio de Dureza Vickers

Ensaio de Dureza Vickers
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      • Este artigo pressupõe que você tem conhecimentos básicos sobre o ensaio de dureza. Siga o link para ter informações mais básicas sobre ele.
O método de dureza Vickers, representado pela abreviação HV (Hardness Vickers), é um ensaio em que um penetrador de diamante em forma de pirâmide de base quadrada e ângulo entre faces de 136° são comprimidos contra a peça a ensaiar por uma força pré-determinada.

Veja que eu destaquei acima informações importantes que costumam cair na prova e confundir os candidatos a inspetor de soldagem. Essas costumam ser as diferenças entre métodos mais "cobráveis" e por isso recomendo fortemente que você as memorize.

Após a remoção da força medem-se as diagonais da impressão e o número de dureza Vickers é calculado dividindo o valor da carga de ensaio P pela área de impressão S.

O método de dureza Vickers fornece escala contínua de dureza que varia entre HV5 até HV1000 kgf/mm2 para cada carga utilizada. Os valores da dureza HV também podem ser obtidos por meio de tabelas que acompanham as máquinas de dureza e mostram o valor em função das diagonais (d) medidas na máquina e das cargas aplicadas disponíveis.

A consulta a uma tabela de durezas é razoavelmente simples e pode ser cobrada na prova prática de dureza.

Representação dos Resultados

O número de dureza Vickers acompanhado pelo símbolo HV com um sufixo em forma de número (que indica a carga) ou por um segundo sufixo também em forma de número. Este segundo sufixo indica a duração de aplicação da carga quando não for utilizada as condições padrões de 10 a 15 segundos:

xxx HV yy /zz

Por exemplo. a interpretação do resultado 440HV30/20 indica um valor de 440(xxx) na escala de dureza Vickers, sob uma carga de 30 kgf (yy), aplicada por 20 segundos (zz). 

Este tipo de representação mais completa não costuma ser usada no dia a dia de fábrica (eu nunca vi), mas acredito que laboratórios e experimentos científicos possam usar. 

Mesmo assim questões de nível mais difícil podem cobrar o conhecimento do significado de cada dígito ou a ordem em que eles aparecem.

A terminologia mais utilizada é: 440HV, 330HV, 250HV etc... sendo implícito aí a carga de 10kgf. Muito raro, porém possível, é o uso da escala de 5kgf ou HV5, exemplo: 440HV5, 330HV5, 250HV5 etc...

Cargas

A carga para o ensaio Vickers deve ser aplicada progressivamente sem choque nem vibrações por meio de um pistão movido por alavanca e mantida por um período de 10 a 15 segundos. 

Em seguida, retira-se a carga e movimenta-se manualmente o microscópio de maneira a focalizar a impressão deixada pelo penetrador.

O penetrador, feito de diamante, tem tamanho praticamente indeformável e permite impressões independentes da carga aplicada. Isso significa que para qualquer carga utilizada, o valor de dureza será o mesmo para materiais homogêneos.

A troca de carga é fundamental para obter uma impressão regular, sem deformação e de tamanho adequado para a medida no visor da máquina. E isso depende naturalmente da dureza do material ensaiado.

Para a dureza Vickers, as cargas recomendadas são de: 1, 2, 3, 4, 5, 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100 e 120 Kgf.

Para aparelhos especiais de micro-dureza, as cargas variam de 1 gf (grama força) a 1000 gf (1 kgf - kilograma força).

Aplicação

O método de dureza Vickers tem aplicação em uma ampla faixa de durezas encontradas nos diversos materiais.

O ensaio de dureza Vickers pode ser aplicado para qualquer espessura e, inclusive, pode ser utilizado para determinar durezas superficiais. Tudo isso graças à utilização de cargas relativamente baixas e do tipo de penetrador.

É possível utilizar a microdureza para determinar a dureza individual de uma microestrutura, de superfícies cementadas e temperadas. Até peças extremamente pequenas e finas podem ter sua dureza determinadas pelo ensaio de dureza Vickers.

Esse tipo de dureza fornece uma escala contínua de dureza para cada carga usada mas também apresenta outras vantagens:
  • Impressões extremamente pequenas que não inutilizam a peça,
  • Grande precisão de medida,
  • Deformação nula do penetrador,
  • Existência de apenas uma escala de dureza,
  • Aplicação para toda a gama de durezas encontradas nos diversos materiais,
  • Aplicação em qualquer espessura de material, podendo medir também dureza superficiais.
Muitas das aplicações da dureza Vickers estão voltadas atualmente para o ensaio da micro-dureza (veja que eu destaquei acima). Assim, o uso da micro-dureza soluciona problemas tais como:
  • Determinação das profundidades de superfícies cementadas, temperadas, etc.;
  • Determinação de componentes de uma microestrutura;
  • Determinação da dureza em peças extremamente pequenas ou finas;
  • Determinação da dureza em metais muito duros ou muito moles.
O ensaio de dureza tipo Vickers é também muito utilizado em juntas soldadas, em especial na detecção de heterogeneidades. Estas podem ser devido a transformações metalúrgicas ocasionadas pelos ciclos térmicos da soldagem.

Assim, determinam-se durezas das diversas zonas de uma junta soldada. Desde o metal de base que não sofreu qualquer alteração metalúrgica, até o metal que fundiu, passando pela zona afetada pelo calor (ZAC) e pela linha de ligação. 

Isso permite detectar as transformações metalúrgicas capazes de comprometer o comportamento da junta soldada.

Cuidados Especiais

O método de dureza Vickers requer algumas providências para garantir resultados satisfatórios;
  • A superfície ou área de interesse deve estar preparada através de retificação/polimento, limpa e plana;
  • O acabamento da superfície deve ser tanto melhor quanto menor for a impressão;
  • Cuidado ao eliminar partes que foram cortadas ou afetadas pelo corte (durante a usinagem do corpo de prova);
  • A superfície do corpo de prova deve ser aproximadamente normal (ou perpendicular) ao eixo do penetrador. O desvio permitido no ângulo é um grau.
É possível considerar dois tipos de desvio quanto a impressão obtida.

O primeiro é o afundamento do metal ao redor das faces do penetrador, o que resulta em um valor “d” maior que o real.

O segundo tipo de erro é devido à aderência do metal ao redor das faces do penetrador, resultando em um valor “d” menor que o real.

Correção necessária a medida obtida no ensaio de dureza Vickers
Correção necessária a medida obtida no ensaio de dureza Vickers

Para os dois casos faz-se necessária uma correção de até 10% nos valores de dureza encontrados.

Para obter valores corretos de durezas medidas em superfícies de formato esférico ou cilíndrico, os valores encontrados devem ser corrigidos de acordo com um quadro. 

Deve se considerar, em primeiro lugar, o quociente de d/D (d = diagonal média da impressão; D= diâmetro da esfera ou cilindro) e em segundo, a multiplicação dos fatores de correção pelo número de dureza obtido no ensaio.

Equipamento

O equipamento para o ensaio de dureza Vickers é constituído por um sistema de aplicação de forças, um penetrador de diamante em forma de pirâmide de base quadrada e um  microscópio de grande ampliação com micrômetro acoplado.

A verificação da calibração do equipamento é idêntica ao durômetro Rockwell, acrescido da exigência da verificação de medições ao microscópio. As medições serão das diagonais da impressão ao invés da profundidade.

Outros métodos de ensaio de dureza

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Nome

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,AISI,11,ASTM,72,Calor Específico,30,Composição Química,138,Densidade,146,Elementos-Quimicos,109,Ensaios Destrutivos,14,Livros,3,Massa Específica,14,Massa-Atômica,31,Massa-Molar,65,Massa-Molecular,46,Numero-Atomico,109,Peso Específico,87,Ponto-de-Ebulição,46,Ponto-de-Fusão,68,Propriedades,7,Químicas,20,SAE 10XX,24,SAE 13XX,1,SAE 41XX,3,SAE 43XX,2,SAE 5XXX,2,SAE 61XX,1,SAE 86XX,3,SAE 93XX,1,Termos Técnicos,30,Viscosidade,49,
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Materiais: Ensaio de Dureza Vickers
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