Dureza

 Nota: Se procura a propriedade química da água, veja Dureza da água.

Máquina para medição da dureza Vickers

Em ciência dos materiais, dureza é uma propriedade dos materiais sólidos que pode ser avaliada através resistência à deformação plástica localizada, geralmente provocada por uma abrasão ou identação, em outras palavras, da capacidade de um material "riscar" o outro. Nota-se que dureza é uma propriedade mecânica diferente da rigidez. A escala de Mohs é uma tabela arbitrária que classifica os materiais em uma escala de 1 a 10, da mais suave a mais dura, com o talco sendo a mais suave e o diamante sendo o mais duro.

A dureza é uma propriedade que é diretamente dependente da ductilidade, rigidez, plasticidade, deformação, resistência mecânica, tenacidade, viscoelasticidade e viscosidade.

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 frequentemente 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 heterogeneidades da microestrutura do material.

Estas heterogeneidades resultam em resultados diferentes de dureza, principalmente quando se utilizam métodos com cargas muito reduzidas (Vickers 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 superfície 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.

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	3,10	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:

• Soluções Sólidas e Elementos de Liga;
• Tamanho de Grão e Direções Cristalográficas;
• Temperatura.

Ver também

• Durômetro Shore

Ligações externas

• «Dureza Rockwell (via archive.org)» 
• «Poliuretanos - Compressão & endentação»