Caderno Técnico: DUREZA

tubo & cia artigo
Caderno Técnico:
DUREZA
ENSAIOS DE DUREZA SÃO DE EXECUÇÃO SIMPLES E
RÁPIDA, PORÉM REQUEREM UMA ANÁLISE CRITERIOSA
DE SEUS RESULTADOS.
(*)
WILLY ANK DE MORAIS e (**) ANTONIO SERGIO MAGNABOSCO
A dureza dos materiais não é a única característica mecânica que os
mesmos apresentam e nem a mais
importante para o projeto mecânico.
Mesmo assim, este ensaio apresenta
algumas características que o tornam
bastante empregado na caracterização dos materiais em geral:



É um ensaio de realização fácil e
rápida.
A dureza é uma característica diretamente correlacionada com a resistência mecânica dos materiais, sendo bastante útil em sua estimativa.
A medição da dureza requer regiões amostradas relativamente pequenas e normalmente não implica
na destruição ou restrição ao uso
posterior da amostra.
Por isso, no setor metal-mecânico,
a dureza é bastante útil no controle
de qualidade, seleção e até mesmo na
especificação de materiais. Isso ocorre especialmente quando os materiais
estão sofrendo tratamentos termoquímicos (beneficiamento) ou quando empregados em condições de
desgaste mecânico.
Porém, para empregar convenientemente os valores de dureza na
prática, deve-se compreender sua
forma de medição, a resposta do
material durante o ensaio e a representatividade dos valores obtidos.
Quando estas questões não são consideras, podem ocorrer perigosas
inconsistências na seleção e análise
dos materiais e na expectativa no seu
desempenho conforme apontado
pelos ensaios de dureza.
Este artigo tem como objetivo exatamente demonstrar os perigos na
utilização direta e simples dos valores obtidos em ensaios de dureza,
mas também salientar suas virtudes.
Figura 1. Esquema das três formas diferentes de se medir a dureza. Da esquerda para a
direita: dureza por risco, penetração e rebote. De cima para baixio: início do processo de
medição da dureza, resultados do teste de materiais duros e para materiais macios, respectivamente.
TIPOS DE DUREZA
Existem três maneiras de se quantificar a dureza: risco, penetração e
rebote. A Figura 1 ilustra cada uma
destas metodologias, cujo conceito
básico é:



Dureza por Risco: o material mais
duro risca o mais macio, sendo que
o material macio deixa o seu traço
(pó) na superfície do mais duro.
Dureza por Penetração: materiais
macios cedem (deformam plasticamente) quando um penetrador de
um material mais duro é pressionado em sua superfície.
Dureza por Rebote: superfícies de
materiais duros conseguem devolver com maior facilidade a energia
elástica de um corpo em queda livre, fazendo-o subir a uma altura
similar a inicial (maior rebote).
Nestes ensaios o grau de dureza
do material é quantificado pela comparação do grau de risco, penetração
ou rebote obtido(s) quando se emprega um material de comparação
mais duro. A Figura 2 ilustra duas
condições contrárias que podem ser
observadas em ensaios empregando
as metodologias descritas.
Cada forma de medição de dureza
possui suas características particulares e, assim, empregáveis para situações e materiais específicos.
DUREZA POR RISCO
O processo de medição por dureza
mais conhecido e ainda amplamente
utilizado foi desenvolvido pelo mineralogista vienense Friedrich MOHS
(1773-1893). O princípio de funcionamento é simples e está ilustrado na
Figura 1: um mineral é mais duro
quando risca a superfície de um mineral mais macio (como o diamante
risca o vidro). Se o mineral que está
sendo usado para riscar for mais
macio, este deixa um traço na superfície do outro mineral (como o traço
deixado por um giz no quadro).
Como forma de quantificar a dureza neste escala, foram escolhidos
10 minerais relativamente conhecidos, aos quais foram atribuídas durezas crescentes de 1 a 10.
A medição é feita empregando-se
uma peça de borda fina e cortante
sobre uma face nova, recentemente
fraturada. Assim o valor da dureza
Mohs de um mineral testado estará
compreendida entre:


a dureza do primeiro mineral da
escala que consegue riscá-lo e
do último mineral que não risca.
O ensaio é usado frequentemente
em mineralogia para caracterizar
minerais e gemas, que são materiais
tipicamente cerâmicos. Os valores
obtidos nesta medição são relativos,
pois conforme apresentado na Tabela
1, a dureza dos minerais de referência não varia homogeneamente.



Tabela 1. Valores de dureza Mohs
Mohs
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Valor
Absoluto
0,03
1,25
4,5
5
6,5
37
120
175
1.000
140.000
Descrição
Mineral
Referência
Talco
Gipsita
Calcita
Fluorita
Apatita
Ortoclásio
Quartzo
Topázio
Coríndon
Diamante
Riscado pela
unha
Riscado por
um canivete
Riscado por
lima de aço
Risca o vidro
Não é riscado
Ref.: Schumann, W.; Rochas e Minerais. LTC, 1985.
Materiais com durezas superiores
a 8 na escala Mohs possuem boa
resistência para aplicações práticas,
pois a poeira presente no ambiente
não consegue degradá-los já que as
partículas mais duras presentes na
poeira são de quartzo, que possui
uma dureza menor que 8. Assim,
minerais, gemas ou materiais cerâmicos com dureza acima de 8 não têm o
brilho (rugosidade) e a precisão dimensional (qualidade das bordas)
alterados pela ação do tempo (poeira). Esta é uma característica importante tanto para aplicações industriais
quando para joalheria.
Em termos industriais, materiais
cerâmicos duros são empregados nas
mais diversas aplicações especialmente para usinagem e conformação
devido à sua grande resistência ao
desgaste (atrito). Alguns exemplos
são os carbetos, nitretos e óxidos
metálicos: SiC, SiN, SiO2, TiN, WC,
Al2O3, etc. Estes materiais, apesar de
não serem tipicamente caracterizados
pela escala de Mohs, normalmente
possuem durezas acima de 9.
Por outro lado, materiais muito
macios, tais como o talco e a grafita,
ambos apresentam dureza 1 na escala
de Mohs, são empregados como
lubrificantes secos. Como a dureza é
muito baixa, não é possível que estes
materiais risquem as demais superfícies, interpondo-se entre elas de
forma a não produzir contato e desgaste.
Apesar do seu aspecto prático, a
medição de dureza por risco possui
desvantagens, especialmente quando
se considera a escala de Mohs:

Nem toda superfície possui a mesma dureza, especialmente os minerais formados de cristais grandes,
ao contrário da maioria dos metais.


Materiais heterogêneos, tais como
rochas, são formados de materiais
de durezas variadas, assim sendo
não possível aplicar este processo.
A medição depende demasiadamente da percepção do executor,
pois existem minerais com durezas
parecidas e a distinção não é fácil.
No caso de gemas, ou materiais nos
quais se necessita uma boa superfície, o risco gerado pode inviabilizar
o seu uso final.
Apesar de largamente empregada
para minerais, o processo de medição de dureza por risco é impreciso
demais para ser empregado de forma prática nos materiais metálicos
e poliméricos.
Os valores absolutos não são proporcionais, como mostrado no gráfico da Figura 2.
Figura 2. Comparação entre a dureza
Mohs e a microdureza por penetração
VIckers. Estão indicadas as faixas de
durezas dos materiais de engenharia.
A dureza Mohs, apesar de ser
mais conhecida e mais antiga, não é a
única forma de determinar a dureza
pelo processo de risco. Existe uma
forma empírica de quantificação da
dureza através da utilização de riscadores padronizados. Este ensaio é
conhecido como ensaio de dureza por
lima (‘file hardness test’) existindo
normas, como por exemplo, a SAE
J864, e ferramentas disponíveis comercialmente para a sua execução.
Estas ferramentas possuem durezas
variadas e seu uso leva a um resultado subjetivo e que deve ser empregado com considerável carga de julgamento por parte de quem executa o
teste.
Além dos ensaios tradicionais de
dureza por risco, o conceito da resis-
tência ao risco dos materiais duros
pode ser adaptado em ensaios tecnológicos. Este conceito está presente
em ensaios para caracterizar a resistência de filmes/tintas depositadas
sobre superfícies ou mesmo para
determinar a resistência à abrasão de
uma superfície contra um componente de dimensão padronizada em um
meio específico. Este tipo de teste
será abordado em um artigo posterior, dentro desta série.
DUREZA POR PENETRAÇÃO
A medição da dureza por penetração é o método mais empregado pela
indústria. Isso ocorre pela facilidade
de se quantificar um parâmetro de
dureza através de um número e também por ser um método que apresenta uma melhor sensibilidade para a
análise dos materiais metálicos.
O processo de dureza por penetração basicamente quantifica a resistência do material à deformação
plástica. Entretanto cada material
possui uma resposta sob deformação
plástica diferente. Uma forma de
demonstrar este fato é através da
aplicação da equação de Hollomon:
(1)
Onde: K é uma constante plástica de
resistência, n é o expoente de encruamento do material,  a tensão efetiva para
obter a deformação verdadeira .
deformação homogênea (sem estricção) em tração pura (Fmáx=n):
(3)
Os valores de KH da Tabela 2 podem ser diretamente relacionados aos
valores de SLR da Eq. 3, conforme
mostrado no gráfico da Figura 3.
Nesta figura a relação que pode ser
percebida realmente indica que os
ensaios de dureza por penetração
estão intrinsecamente vinculados ao
processo de deformação plástica dos
materiais sendo testados.
formação plástica dos materiais,
explicitada pela Equação de Hollomon, implica na necessidade de:


existência de tabelas específicas para
cada metal ou liga para correlacionar
as várias escalas de dureza entre si.
e diferentes constantes que relacionam a dureza Brinell (HB) ou Vickers com o limite de resistência mecânica em tração (SLR).
As normas ASTM E140, DIN
50150 e ISO 18265 trazem diferentes
tabelas que correlacionam estas durezas entre si. A Figura 4 ilustra,
genericamente, a relação entre diversas escalas de dureza entre si.
DUREZA POR PENETRAÇÃO:
variações
Figura 3. Dependência entre o comportamento em deformação plástica (SLR) e
em dureza (KH).
A influência do processo de de-
Existem algumas pequenas variações na medição da dureza por penetração no que diz respeito ao tipo de
penetrador e ao que será medido
posteriormente. Como o penetrador
deve ser mais duro que o material em
análise a escolha mais lógica para tal
seria o diamante, mas por praticidade
também é empregado aço temperado
ou carbonetos duros. Enquanto estes
últimos são esféricos, os penetradores de diamante só podem ser obtidos
em geometrias específicas. Os penetradores esféricos oferecem uma
medição de dureza mais homogênea.
Padronizado em 1900, a dureza
Brinell (HB) consiste na impressão
A Tabela 2 indica alguns valores
que ilustram o comportamento sob
deformação plástica de alguns metais
e também da dureza por penetração,
que está associada aos valores de
resistência mecânica dos metais
através de uma constante (KH) descrita pela equação:
(2)
Onde: SLR é o limite de resistência
(MPa), KH é uma constante (entre 2 e 5)
e HB é a dureza Brinell do material.
Tabela 2. Valores médios de características mecânicas de alguns metais e ligas.
Material
Aço baixo C
Aço médio C
Aço alto C
Aço Inox Fer.
Alumínio puro
Recoz.
Ligas
Encruadas
de Al
c/ silício
Cobre puro
Ligas de Mg
K
(MPa)
n
KH
600
750
1000
800
200
400
0,25
0,20
0,10
0,20
0,31
0,15
250
450
650
0,12
0,33
0,28
3,44
3,43
3,42
3,22
4,30
4,00
3,85
3,60
4,00
4,20
Podem-se empregar os valores de
K e n da Eq.1 (Hollomon) para obter
a máxima tensão que pode gerar uma
Figura 4. Comparação entre diferentes escalas de dureza entre si: Brinell. Os valores são
das durezas Brinell (em baixo) e da escala (Vickers, Mohs, Knoop, Rockwell C ou Rockwell B) em questão (em cima). Exemplo: 1.000HK  1.000HV  990HB.
em uma superfície metálica lisa e
isenta de óxidos com uma esfera de
aço de 10 mm de diâmetro e uma
carga de 3000kgf (3 ton.). A Figura 5
ilustra a interação entre o penetrador
Brinell e uma amostra metálica.
Figura 5. Perfil de deformações imposto
por um penetrador esférico, empregado
na dureza Brinell (ASM International).
De acordo com o material, esta
carga pode ser menor e a esfera de
carboneto de tungstênio. O tempo de
aplicação da carga é, geralmente,
30s. Após a remoção da carga, medese o diâmetro da impressão, com a
utilização de um microscópio de
baixa resolução, fazendo-se a média
de duas leituras. A dureza Brinell é
dada por:
(4)
Onde: P é a carga aplicada (kgf), D é o
diâmetro do penetrador (mm), d é o
diâmetro da impressão (mm) e t é a
profundidade da impressão (mm).
Logo, a unidade da dureza Brinell é
kgf/mm2. É possível utilizar carga
e/ou esfera de diâmetro diferentes
dos padronizados, para tal deve-se
manter o ângulo de contato entre o
penetrador esférico e a superfície
constante. Isto implica que se tenha:
(5)
O tamanho relativamente grande
da impressão Brinell permite avaliar
a dureza, praticamente independente
de heterogeneidades locais e da rugosidade superficial do material. Contudo, seu uso não é recomendado
para objetos pequenos. Além disso, a
presença de tensões residuais, presentes no material, ou oriundas da
grande deformação plástica induzida
pelo teste, altera o comportamento do
material e reposta obtida no ensaio.
O teste de dureza Rockwell é o
mais amplamente utilizado, devido à
sua velocidade, menor possibilidade
de erros operacionais, pequeno tamanho de impressão e capacidade de
distinguir pequenas diferenças entre
materiais duros.
A principal característica do teste
é o uso de uma pré-carga, empregada
para ajustar o corpo de prova, minimizando a necessidade de preparação
da superfície e reduzindo a tendência
para a aderência do metal no penetrador. Após a aplicação da carga
principal, mede-se a profundidade de
penetração em múltiplos de 810-5
polegadas (aproximadamente 2 m).
Menores penetrações (ou seja, maiores durezas) implicam em números
de dureza grandes. Porém este é um
número arbitrário, portanto sem
unidades.
Normalmente, são utilizados penetradores de diamante em forma cônica, com ponta levemente arredondada em um ângulo de 120º. Este é
denominado penetrador de Brale.
Também podem ser utilizadas esferas
de aço com 1/8 ou 1/16 de polegada.
As cargas usualmente utilizadas são
60, 100 e 150 kgf.
Já que a dureza Rockwell é função
da carga e do penetrador, torna-se
necessária a especificação da combinação empregada e isso é convencionalmente feito com o uso de sufixos,
como ilustrado na Tabela 3.
Tabela 3. Exemplos de escalas Rockwell.
P
HRX Penetrador
Aplicações
(kgf)
Aço cemenCone Diam.
60
A
tado
Ligas Cu,
Esfera 1/16”
100
B
aço macio
Aço e f.f.
Cone Diam
150
C
duros
Aço fino e
Cone Diam.
100
D
f.f. maleável
f.f., ligas de
Esfera 1/8”
100
E
Al e Mg
Cu e chapas
Esfera 1/16”
60
F
finas macias
Os principais cuidados a serem
tomados neste ensaio são:





O penetrador e o suporte devem estar
limpos e bem assentados;
A superfície a ser testada deve estar
limpa, seca, lisa e livre de óxidos.
Contudo, não precisa de polimento;
Medidas retiradas em superfícies
cilíndricas devem ser corrigidas teórica ou empiricamente;
Recomendando-se espessura de no
mínimo 10 vezes a profundidade da
impressão;
Deve-se padronizar a velocidade de
aplicação da carga, especialmente para materiais macios.
Uma possibilidade importante na
medição da dureza Rockwell é o
emprego de corpos de prova grandes
ou de superfícies não planas, como
anéis e tubos. Nestes casos são necessárias ajustes no procedimento de
teste.
Quando o um penetrador é forçado contra uma superfície curva o
mesmo penetra de forma diferente do
que normalmente faria em uma superfície plana. Se a superfície for
convexa o penetrador penetra mais,
oferecendo um valor de dureza menor do que o real. Caso a superfície
seja côncava o penetrador penetra
menos e o valor da dureza será maior
que o real. Para diâmetros maiores
que 1 polegada a diferença é desprezível. Quando são medidas durezas
de materiais macios em diâmetro
menores que 1polegada é necessário
associar o valor da dureza medida ao
diâmetro empregado e fatores de
correção devem ser usados.
Na dureza Vickers é empregado
um penetrador de diamante em forma
de pirâmide de base quadrada, com
ângulo de 136º entre as faces opostas
que gera uma impressão no formato
de um losango regular. O valor da
dureza é dado pela relação entre a
carga aplicada e a área da impressão
obtida conforme a equação:
(6)
Onde: P é a carga aplicada (kgf) e L é a
medida média das diagonais da impressão deixada no teste (mm).
Já que o penetrador é de diamante,
que é praticamente indeformável, o
número de dureza obtido é o mesmo,
qualquer que seja a carga utilizada
desde que o material seja homogêneo. Assim, em função da dureza do
material, varia-se a carga, para que se
tenha uma impressão regular, sem
deformação e com tamanho facilmente mensurável.
Como a precisão da dureza depende da precisão da medida das
diagonais (L) então os equipamentos
de dureza Vickers contam com instrumentos óticos para uma medição
mais acurada da região impressa.
A dureza Vickers emprega uma
escala contínua e gera uma impressão
extremamente pequena que normalmente não danifica a peça. Se bem
executado o ensaio apresenta grande
precisão da medida, pois o penetrador apresenta uma deformação nula.
Assim é aplicável na medição de
toda gama de dureza, para todos os
materiais.
As cargas empregadas variam entre 1 a 120kgf, normalmente. Porém,
desde que se tenham disponíveis
equipamentos precisos o suficiente, é
possível aplicar cargas menores.
Desta forma, empregando-se cargas
de poucos quilogramas ou mesmo
alguns gramas é possível medir a
dureza em:




qualquer espessura de material;
superfícies (alteradas ou tratadas);
fases diferentes na microestrutura;
camadas para determinar o gradiente
e profundidade de tratamento.
O ensaio exige a preparação cuidadosa do material. Além da aplicação em pesquisa, a dureza Vickers é
utilizada para medição da variação
estrutural de materiais (por exemplo,
obtida em tratamentos termoquímicos ou na soldagem), na análise
de materiais muito duros ou muito
moles e nos ensaios de materiais
finíssimos.
É necessário que os lados do losango impresso sejam retilíneos.
Lados abaulados podem ser obtidos
em função da orientação cristalina
dos grãos (cristais) ou na presença de
tensões residuais, como mostrado na
Figura 6. Além disso, materiais muito frágeis podem apresentar trincamento nas laterais da impressão. Em
algumas aplicações, o comprimento
das trincas formadas é empregado
como uma forma de determinar a
tenacidade à fratura do material.
Figura 6. Exemplos de impressões
Vickers que podem ser obtidas. A ideal
é a do centro, sem distorções.
A microdureza Vickers ou Knoop é uma técnica de medição de
dureza em pequenas áreas. Graças ao
tipo de penetrador empregado, podem-se utilizar cargas pequenas entre
10gf e 1kgf e gerar uma impressão
pequena o suficiente para determinar
a dureza localizadamente. Assim, os
objetivos desta técnica podem ser
resumidos em três:



Determinação de dureza individual
de microconstituintes;
Medida de gradientes de dureza em
superfícies carbonetadas;
Verificação da dureza de peças delicadas (exemplo: molas de relógios).
A diferença entre as durezas Knoop e Vickers é o tipo de penetrador
empregado, que gera formatos de
impressões diferentes. No caso da
dureza Knoop, a impressão é na
forma de um losango, com a razão
entre as diagonais de 4,29 para 30,53,
para uma profundidade de 1. Esta
geometria alongada permite a medição da dureza com precisão muito
maior do que a dureza Vickers, além
da possibilidade de medir a dureza
em distâncias mais curtas. A Figura 7
ilustra os aspectos dos penetradores
Vickers e Knoop, além de ilustrar
uma aplicação prática para ambos os
senvolvidos, porém poucos são usados na prática, sendo os dois mais
comuns a dureza Shore e Leeb.
O escleroscópio (em inglês Scleroscope) para medição da dureza foi
concebido por Albert Shore em 1907
e ainda é empregado freqüentemente
para medir a dureza de amostras
grandes tais como peças de aço forjado ou barras/tarugos de metal.
Neste ensaio um martelo de diamante
é solto de uma altura fixa sobre a
Figura 7. Penetradores Vickers (acima) e Knoop (abaixo), impressões geradas e possíveis aplicações na determinação de microdurezas.
casos.
Na determinação da microdureza,
a superfície tem que ser cuidadosamente preparada, com polimento
metalográfico e tomando-se o cuidado de não haver encruamento superficial para não causar o efeito distorcional mostrado na Figura 6.
DUREZA POR REBOTE
A dureza pode ser empiricamente
associada à resposta elástica ou ao
comportamento plástico do material.
Durante os métodos tradicionais de
medição de dureza por penetração o
material é conformado plasticamente,
daí o vínculo direto deste tipo de
dureza ao comportamento plástico do
material e indiretamente ao seu limite
de resistência.
Por outro lado, a dureza por rebote
possui um caráter dinâmico e está
associada com a capacidade de devolução de energia (reversivelmente)
pela superfície do material. Esta
capacidade está diretamente vinculada ao comportamento elástico do
material, neste caso à sua rigidez ou
dureza.
Assim, alguns ensaios de dureza
dinâmicos ou por rebote, foram de-
superfície do material sendo testado.
A altura do rebote alcançado pelo
martelo quantifica a dureza do material, exatamente como esquematizado
na Figura 1.
A qualidade superficial para a realização dos ensaios de dureza Shore
deve ser adequada para a obtenção de
resultados concisos e a superfície
adequada varia com a dureza da
amostra. As superfícies de teste de
materiais macios não precisam de um
acabamento superior; porém peças de
alta dureza, como aços temperados,
de necessitam de superfícies polidas
para a execução dos testes.
Ensaios em materiais macios devem ser feitos em amostras de maior
espessura, para serem obtidos resultados de dureza consistentes. Mesmo
em materiais endurecidos, deve-se
considerar a possível influência de
um eventual núcleo mais macio.
Chapas finas de aços temperados,
com espessuras a partir de 0,25mm,
por exemplo, podem ter sua dureza
eficientemente medida pelo método
Shore, desde que a dureza seja ao
menos 30HS.
Na execução do ensaio de dureza
por rebote é importante manter um
alinhamento vertical do dispositivo
de teste. Daí, recomendar-se apoiá-lo
em três pontos, dois dos quais devem
ser ajustáveis para facilitar o nivelamento. Vibrações também devem ser
evitadas, pois interferem na queda do
martelo durante o teste, causando
leituras inconsistentes.
Outro método de medição é a dureza Leeber, que emprega um aparelho portátil contendo um pequeno
impactador, o qual é impulsionado
por uma mola na superfície a ser
testada. Assim, o nivelamento influencia menos nos resultados da dureza
Leeb que é definida como:
çadas ao longo do perímetro destes
círculos. As amostras foram posteriormente testadas em tração.
Tabela 4. Resultados de comparação entre
medições de dureza Vickers com 5 e 10kgf.
HV
HV
SLE
SLR
Amostra
5kgf 10kgf (MPa) (MPa)
1
198
195
582
667
2
191
192
548
635
3
199
199
556
644
4
194
194
560
635
5
193
194
562
639
6
190
196
558
644
7
194
199
565
642
8
213
209
555
633
Média
Desvio
196
1,1%
197
0,6%
561
1,8%
642
1,7%
(7)
Onde: HLX é a dureza Leeb, VI e VR as
velocidades de Impacto e Rebote, respectivamente, e X é um sufixo que indica o
dispositivo empregado.
Existem alguns tipos de dispositivos de dureza Leeb, cada qual adequado para um determinado tipo de
material. Por viabilizar a medição
das velocidades, os dispositivos de
dureza Leeb são eletrônicos.
OUTROS MÉTODOS
Além dos três métodos tradicionais de medição da dureza, é possível
empregar medidas ultrassônicas ou
determinação do grau de cedência de
superfícies com aplicação de cargas
variadas.
No teste de borrachas, por exemplo, é empregada uma escala especial
de dureza conhecida como IRHD
(International rubber hardness degrees). Os ensaios consistem na
medição da diferença entre a profundidade da penetração causada por um
penetrador esférico na superfície com
aplicação de uma pequena carga,
seguida pela aplicação de uma força
de grande magnitude.
NATUREZA LOCALIZADA
Os resultados ilustram que, apesar
de iguais, os valores de dureza Vickers apresentam uma maior dispersão
com menor carga. Isso ocorre, porque o volume de material testado é
ligeiramente menor do que quando é
empregada uma carga de 10kgf.
Estes resultados foram obtidos no
laboratório da UNISANTA, em condições especiais. Normalmente, na
prática, a diferença entre os valores
medidos é bem maior.
À medida que o material tornar-se
cada vez mais heterogêneo, o ensaio
de dureza é cada vez menos representativo das características mecânicas de todo o material. Porém, em
aplicações interessantes, é justamente
o caráter localizado do ensaio de
dureza que pode ser explorado.
A Figura 8 exemplifica ensaio de
dureza empregado para analisar uma
junta soldada para definir um critério
de qualidade e aceitação. Em atividades de análise de falhas, um dos
autores percebeu, por exemplo, que
valores de gradientes de dureza superiores a 200HV/mm tendem a causar
problemas mecânicos a longo tempo
que geralmente levam estruturas
soldadas à ruptura por fadiga. Assim
sendo, o ensaio de dureza torna-se
fundamental para o controle de pro-
cessos de solda, tratamentos superficiais, quantificação de superfícies
para aplicações em situações de
desgaste, entre outras.
CONCLUSÕES
A medição e utilização da dureza
pode ser uma grande aliada aos processos de controle de produção, recebimento e qualidade. Existem
vários métodos disponíveis e variações adequadas para os diferentes
tipos de materiais. Apesar de sua
natureza localizada e potencialmente
pouco representativa das características de todo o material, a medição de
dureza apresenta grandes vantagens
para os processos de controle de
qualidade pela sua versatilidade,
rapidez e capacidade de quantificar
heterogeneidades.
(*) Doutorando, Mestre, Engo Metalurgista, Téc. em Metalurgia. Especialista em Produto da Usiminas-Cubatão, Prof. Adjunto da
Faculdade de Engenharia da
UNISANTA, Consultor Técnico
da Inspebras e Diretor da divisão
técnica “Aplicações de Materiais” da ABM. E-mail: [email protected];
[email protected] e [email protected].
(**)Mestre, Especialista, Engo Metalurgista,. Engenheiro de Produto
Sênior da Usiminas-Cubatão.
[email protected].
A medição de dureza é um ensaio
de natureza localizada, que pode não
representar as características mecânicas do material sendo analisado. Por
isso, torna-se necessária a medição
de uma maior quantidade de valores
de dureza de uma mesma amostra.
A Tabela 4 ilustra um exemplo
desta situação. Foram testadas 8
amostras homogêneas, na superfície
da quais foi desenhado um círculo de
50mm de diâmetro, subdividido em
oito partes. Foram medidas alternadamente 4 valores de durezas Vickers com 5 e 10kgf igualmente espaFigura 8. Perfil de microdureza em uma junta soldada (à esquerda) ilustrando um pequeno gradiente de dureza na junta soldada da peça (15HV/mm).