Dureza

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Máquina para medição da dureza Vickers

Na ciência dos materiais, dureza é a propriedade característica de um material sólido, que expressa sua resistência a deformações permanentes e está inversamente relacionada com a força de ligação dos átomos.

Basicamente, a dureza pode ser avaliada a partir da capacidade de um material "riscar" o outro, como na popular escala de Mohs para os minerais,[1] que é uma tabela arbitrada de 1 a 10 na qual figuram alguns desses em escala crescente a partir do talco ao diamante.

Outra maneira de avaliar a dureza é a capacidade de um material penetrar o outro. Na engenharia e na metalurgia,o chamado ensaio de penetração para a medição da dureza. A partir de um referencial intermediário, a dureza pode ser expressa em diversas unidades. São comuns usar os seguintes processos:

Dureza Materiais
Brinell Metais
Rockwell Metais
Meyer Metais
Vickers Metais, Cerâmicas
Knoop Metais, Cerâmicas
Shore Polímeros, Elastômeros, Borrachas
Barcol Alumínio, Borrachas, Couro, Resinas
IRHD Borrachas

Desde que haja um referencial intermediário, é a resistência oferecida por uma determinada liga padrão à penetração de um outro material que fornecerá o índice de dureza para os metais, sendo, portanto, de particular interesse para avaliar a resistência ao desgaste, o grau de endurecimento superficial por tratamentos térmicos e a resistência mecânica em geral do material, uma vez que as características mecânicas de sua superfície associadas ao grau de transferência térmica é que responderão como um todo.

No entanto, um fator que gera imprecisões neste tipo de ensaio é o de que os materiais tendem a deformar a impressão deixada após a remoção da carga, devido à excessiva elasticidade ou à grande aderência por plasticidade.

Estes ensaios de dureza são realizados mais freqüentemente do que outros ensaios mecânicos devido aos seguintes fatores:

  • São simples e de baixo custo – não é necessário a preparação de outro material e o equipamento é relativamente pouco dispendioso;
  • Os ensaios não são destrutivos (em geral) – o material não é fraturado ou excessivamente deformado, sendo deixada apenas uma pequena impressão. (Porém, um ensaio com penetrador maior, tal como o de dureza Brinell, pode ser considerado destrutivo);
  • Outras propriedades mecânicas podem ser obtidas através dos ensaios de dureza, como a tensão máxima de tração, que pode ser obtida, para a maioria dos aços, através da seguinte equação:
TS(MPa)= 3,45HB

onde "HB" é a dureza na escala Brinell.

A facilidade de conversão da dureza em um escala para outra é algo desejável. No entanto, como a dureza não é uma propriedade do material muito bem definida e, devido às diferenças entre os vários métodos, um esquema compreensível de conversão não foi totalmente definido. As conversões entre os diversos métodos de medição devem ser aplicadas com cautela, devido a variações nos resultados, em função de possíveis hetereogeneidades da microestrutura do material. Estas heterogeneidades resultam em resultados diferentes de dureza, principalmente quando se utilizam métodos com cargas muito reduzidas ( Viickers e Knoop ). Os métodos com cargas mais elevadas ( Brinell e Rockwell ) resultam em resultados mais homogêneos, representando uma "média" da dureza de uma determinada região da peça. Assim sendo, as durezas Vickers e Knoop são consideradas durezas de laboratório, sendo utilizadas mais frequentemente, para a determinação de durezas em pontos específicos de uma determinada peça, podendo-se distinguir a dureza entre diferentes fases do material ou entre áreas distintas, formadas por tratamentos térmicos como a cementação ou a nitretação. Estes métodos, quase sempre, exigem a preparação de corpo de prova, com lixamento fino ou mesmo o polimento metalográfico. Outra característica destes dois métodos é a possibilidade de variação da carga aplicada, com cargas entre 10 gramas e 100 kgf. A escolha da carga é feita em função do tipo de peça ou tipo de pesquisa que se realiza. Apesar de, teoricamente, para todas as cargas as durezas obtidas encontrarem-se dentro de uma mesma escala, na realidade cargas diferentes podem resultar em durezas diferentes, devido a possível presença de heterogeneidades no material. As durezas Brinell e Rockwell, são utilizadas para a medição de peças mais brutas, em geral, não é necessário a preparação de corpos de prova, sendo apenas realizado um pequeno lixamento na superfícia a ser testada. Estes métodos são apropriados para a utilização em linhas de produção e oficinas. Informações úteis para a conversão de dureza foram obtidas de modo experimental e podem ser vistas na ASTM E140 (Standard Hardness Conversion Tables for Metals). A tabela mostrada abaixo não pode ser tomada como verdadeira para cálculos de engenharia. A conversão de resultados de dureza para valores de resistência a tração não é confiável, ocorrendo grandes variações em função do tipo de aço e do tipo de tratamento térmico ao qual o aço foi submetido. Da mesma forma, resultados de dureza não levam em consideração possíveis falhas microestruturais que, por exemplo, poderiam haver fragilizado o aço, resultando em valores totalmente fora da tabela. "USE APENAS COMO REFERÊNCIA"

Tensão Máxima de Tração Brinell Rockwell Vickers Shore
MPa mm HB HRC HRB HV D
- - - 68 - 940 105
- 2,30 712 67 - 903 104
- 2,30 697 66 - 870 103
- 2,35 682 65 - 840 102
- 2,37 668 64 - 813 100
- 2,40 653 63 - 787 98
- 2,43 639 62 - 762 96
- 2,45 624 61 - 738 93
- 2,48 611 60 - 715 91
- 2,51 595 59 - 693 89
- 2,54 582 58 - 672 87
- 2,57 568 57 - 652 84
2148 2,60 555 56 - 632 82
2089 2,63 542 55 - 612 80
2011 2,66 530 54 - 593 78
1933 2,69 517 53 - 574 76
1874 2,72 507 52 - 558 74
1815 2,75 495 51 - 542 72
1756 2,78 485 50 - 526 70
1687 2,81 473 49 - 510 68
1638 2,85 462 48 - 495 67
1579 2,88 451 47 - 480 65
1530 2,91 440 46 - 466 64
1472 2,95 429 44 - 449 62
1413 3,00 415 42 - 429 60
1364 3,05 401 41 - 410 58
1315 3,20 388 40 - 393 56
1265 3,15 376 39 - 379 54
1226 3,20 363 37 - 365 52
1187 3,25 353 36 - 353 51
1148 3,30 341 35 - 341 50
1118 3,35 331 34 - 331 49
1079 3,40 321 33 - 321 48
1050 3,45 311 31 - 311 46
1020 3,50 302 30 - 302 45
991 3,55 294 29 - 294 44
961 3,60 285 28 - 285 43
932 3,65 277 27 - 277 42
902 3,70 269 26 - 269 41
873 3,75 262 25 - 262 40
853 3,80 255 24 - 255 39
834 3,85 248 23 - 248 38
814 3,90 241 21 - 241 37
795 3,95 235 20 - 235 36
775 4,00 229 19 100 229 -
755 4,05 223 18 99 223 35
735 4,10 217 17 98 217 -
716 4,15 212 16 97 212 34
696 4,20 207 15 96 207 33
677 4,25 201 14 95 201 -
667 4,30 197 13 94 197 32
647 4,35 192 12 93 192 31
628 4,40 187 - 92 187 -
608 4,45 183 - 91 183 -
598 4,50 178 - 90 178 -
589 4,55 174 - 89 174 -
569 4,60 170 - 88 170 -
559 4,65 167 - 87 167 -
549 4,70 163 - 86 163 -
528 4,75 159 - 85 159 -
520 4,80 156 - 84 156 -
510 4,85 152 - 83 152 -
500 4,90 149 - 82 149 -
490 4,95 146 - 81 146 -
490 5,00 143 - 79 143 -
480 5,05 140 - 78 140 -
470 5,10 137 - 77 137 -
460 5,15 134 - 76 134 -
450 5,20 131 - 75 131 -
441 5,25 128 - 74 128 -
431 5,30 126 - 73 126 -
421 5,35 123 - 71 123 -
411 5,40 121 - 70 121 -
411 5,45 118 - 69 118 -
401 5,50 116 - 67 116 -
392 5,55 114 - 65 114 -
382 5,60 111 - 64 111 -
382 5,65 109 - 63 109 -
372 5,70 107 - 62 107 -
362 5,75 105 - 60 105 -
353 5,80 103 - 58 103 -
343 5,90 100 - 56 100 -
333 6,00 95 - 52 95 -
314 6,15 90 - 47 90 -
294 6,30 85 - 42 85 -
274 6,50 80 - 36 80 -

Existem diversos fatores que influenciam a dureza dos metais, principalmente:

Referências

  1. Mohs hardness (mineralogy) -- Britannica Online Encyclopedia (em inglês) Britannica.com. Visitado em 05/01/2012.

Ver também[editar | editar código-fonte]

Ligações externas[editar | editar código-fonte]