Os tipos comuns de teste de dureza incluem Rockwell, Knoop/Vickers, e Brinell.

A dureza, aplicada à maioria dos materiais e, em particular, aos metais, é um teste mecânico valioso, revelador e muito utilizado em várias formas por mais de 250 anos. 

Certamente, como uma propriedade do material, o seu valor e importância não podem ser subestimados, as informações de um teste de dureza podem complementar e muitas vezes ser usadas em conjunto com outras técnicas de verificação de materiais, como tração ou compressão, para fornecer informações críticas de desempenho.

Quão importante e útil é o teste de material e dureza?

Considere as informações fornecidas e sua importância em estruturas, aeroespacial, automotiva, controlo de qualidade, análise de falhas e muitas outras formas de fabricação e indústria. A determinação dessas propriedades do material fornece informações valiosas sobre a durabilidade, resistência, flexibilidade e capacidades de uma variedade de tipos de componentes, desde matérias-primas até amostras preparadas e produtos acabados.

O teste de dureza é uma forma amplamente utilizada de teste de materiais. É relativamente fácil de executar, geralmente é minimamente ou completamente não destrutivo, e a maior parte da instrumentação é barata em comparação com outros tipos de equipamentos de verificação de materiais. Além disso, geralmente pode ser realizado diretamente no componente sem alteração significativa.

Embora as técnicas de teste e o hardware tenham melhorado significativamente à medida que a era da eletrónica e do computador avançou, as técnicas anteriores incluíam testes simples de arranhões. Esses testes foram baseados em uma barra que aumentou em dureza de ponta a ponta. O nível em que o material testado pode formar um risco na barra foi um fator determinante na dureza dos corpos de prova.

Os formulários de teste de dureza posteriores incluíam riscar as superfícies do material com um diamante e medir a largura da linha resultante e, posteriormente, a indentação do material utilizando uma esfera de aço sob força. Com o aumento dos requisitos de fabricação que a industrialização global trouxe e, em seguida, uma necessidade muito mais urgente durante as duas Guerras Mundiais, máquinas e técnicas mais refinadas foram desenvolvidas. Formas de teste precisas e eficientes eram necessárias em reação às pesadas necessidades de fabricação, falhas estruturais e a necessidade de projetar integridade de material suficiente na crescente infraestrutura global.

Recentemente, avanços significativos em hardware, eletrónicos e software levaram a equipamentos de teste de dureza muito mais sofisticados que podem fornecer informações úteis e críticas de propriedade de forma rápida, confiável e com extrema precisão.

O que é exatamente um teste de dureza de indentação?

A definição mais básica e mais usada é a resistência de um material à deformação plástica permanente. Enquanto outras formas de teste de dureza, como rebote, eletromagnético e ultrassónico, são usadas em uma variedade de aplicações e medem a dureza do material por meio de outras técnicas, o teste de dureza de recuo fornece um tipo de teste confiável, direto e facilmente entendido. É medido carregando um penetrador de geometria e propriedades especificadas no material por um período de tempo especificado e medindo a profundidade de penetração, as dimensões ou impressão resultante. Como o material que está a ser testado é mais macio, a profundidade de penetração ou as dimensões do recuo se tornam maiores.

Os tipos comuns de teste de dureza incluem Rockwell (profundidade de recuo ou recuo não recuperado), Knoop/Vickers, e Brinell (área de recuo). O teste Rockwell é o método mais comum a ser usado em virtude dos resultados rápidos gerados e normalmente é usado em metais e ligas. Os testes Knoop e Vickers são mais adequados para materiais finos, revestimentos e componentes metalográficos montados. As aplicações de teste Brinell geralmente incluem ferro fundido, estrutura de aço grande e alumínio. Alguns testes de dureza podem ser feitos em segundos com um dispositivo portátil.

O detalhe feito pelo teste de dureza pode ser retificado ou pode ser tão pequeno que não afete o desempenho ou a aparência do componente. Como o teste é feito no próprio componente, cada produto ou uma verificação pontual de produtos podem ser testados antes do envio ao cliente.

Como são realizados os testes de dureza ?

O teste de dureza Rockwell é baseado numa relação inversa à medição da profundidade adicional à qual um penetrador é forçado por uma carga total pesada (maior) além da profundidade resultante de uma carga preliminar (menor) aplicada anteriormente. Inicialmente, uma carga menor é aplicada e uma posição de referência zero é estabelecida. A carga principal é então aplicada por um período especificado e removida, deixando a carga menor aplicada. O número Rockwell resultante representa a diferença de profundidade da posição zero do datum como resultado da aplicação da carga principal. Todo o procedimento requer apenas alguns segundos até 15 para plásticos. 

No Rockwell os resultados dos testes são obtidos de forma rápida e direta sem a necessidade de um requisito secundário de medição dimensional. O tipo de penetrador mais comum é um cone de diamante retificado a 120 graus para testar aços endurecidos e carbonetos. Materiais mais macios são normalmente testados usando esferas de carboneto de tungsténio que variam em diâmetros de 1/16″ até 1/2″. 

A combinação de penetrador e força de teste compõem a escala Rockwell. Essas combinações formam 30 escalas diferentes e são expressas como o número de dureza real seguido pelas letras HR e depois a respectiva escala. Um número de dureza registrado de HRC 63 significa uma dureza de 63 na escala Rockwell C. Valores mais altos indicam materiais mais duros, como aço endurecido ou carboneto de tungsténio. Estes podem ter valores de HRC superiores a 70 HRC. As forças de teste Rockwell podem ser aplicadas por célula de carga de circuito fechado ou sistemas de peso morto tradicionais.

O teste de dureza Micro ou Macro, também conhecido como teste Knoop ou Vickers, também é realizado pressionando um penetrador de geometria especificada na superfície de teste. Ao contrário do teste Rockwell, o teste Knoop ou Vickers aplica apenas uma única força de teste. A impressão resultante ou área não recuperada é então medida usando um microscópio de alta potência em combinação com oculares de medição filar ou, mais recentemente, automaticamente com software de análise de imagem. 

O diamante Knoop produz um recuo em forma de diamante rômbico alongado com uma relação entre as diagonais longas e curtas de cerca de 7 para 1. Os testes Knoop são feitos principalmente em forças de teste de 10g a 1000g, conhecidos principalmente como testes de microdureza ou microindentação e são mais bem usados ​​em pequenas áreas de teste ou em materiais frágeis, pois ocorre deformação mínima do material na área diagonal curta. 

O diamante Vickers produz uma forma piramidal de base quadrada com uma profundidade de recuo de cerca de 1%7 do comprimento diagonal. O teste Vickers tem duas faixas de força distintas, micro (10g a 1000g) e macro (1kg a 100kg), para cobrir todos os requisitos de teste. O penetrador é o mesmo para ambas as faixas, portanto, os valores de dureza Vickers são contínuos ao longo da faixa total de dureza para metais (normalmente HV100 a HV1000). 

Os testes Vickers são conhecidos principalmente como testes de macroindentação e são usados ​​em uma ampla variedade de materiais, incluindo componentes endurecidos e aço. Os recuos Vickers também são menos sensíveis às condições da superfície do que o teste Knoop. Em ambos os tipos de teste, a área medida é usada em uma fórmula que inclui a força aplicada para determinar um valor de dureza. Tabelas ou medições automáticas eletrónicas ou de imagem são uma maneira mais comum e conveniente de gerar números de dureza Knoop e Vickers.

Outro tipo comum de teste de dureza, o teste Brinell, consiste em aplicar uma carga ou força constante, geralmente entre 500 e 3000 Kgf, por um tempo determinado (de 10 a 30 segundos) usando uma esfera de carboneto de tungsténio de 5 ou 10 mm de diâmetro. O período de tempo de carga é necessário para garantir que o fluxo plástico do metal cessou. Forças mais baixas e esferas de menor diâmetro às vezes são usadas em aplicações específicas. Semelhante aos testes Knoop e Vickers, o teste Brinell aplica apenas uma única força de teste. Após a remoção da carga, a impressão redonda recuperada resultante é medida em milímetros usando um microscópio de baixa potência ou um dispositivo de medição automático. 

O teste Brinell é normalmente usado em testes de ligas de alumínio e cobre (em forças mais baixas) e aços e ferros fundidos em faixas de força mais altas. Aço altamente endurecido ou outros materiais geralmente não são testados pelo método Brinell, mas o teste Brinell é particularmente útil em certos acabamentos de materiais, pois é mais tolerante às condições da superfície devido ao tamanho do penetrador e à força aplicada. Os testadores Brinell geralmente são fabricados para acomodar peças grandes, como peças fundidas de motores e tubulações de grande diâmetro.

O teste de dureza desempenha um papel importante no teste de materiais, controlo de qualidade e aceitação de componentes. Dependemos dos dados para verificar o tratamento térmico, a integridade estrutural e a qualidade dos componentes para determinar se um material possui as propriedades necessárias para o uso pretendido. Estabelecer uma correlação entre o resultado de dureza e a propriedade desejada do material permite isso, tornando os testes de dureza muito úteis em aplicações industriais e garantindo que os materiais utilizados nas coisas que usamos diariamente contribuam para um mundo bem projetado, eficiente e seguro.

Solicite-nos um orçamento de forma gratuita e sem compromisso.

Artigo original do nosso fornecedor Buehler.