Lista Resolvida Ensaios de Dureza e Microdureza

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Ensaios de Dureza e Microdureza
1)	O conceito físico de dureza não tem o mesmo significado para todas as pessoas que trabalham com essa propriedade, consequentemente, a conceituação dela depende da experiência de cada um ao estudar o assunto.
	Para um metalurgista, dureza significa a resistência à deformação plástica permanente; um engenheiro mecânico define a dureza como a resistência à penetração de um material duro no outro; para um projetista, a dureza é considerada uma base de medida para o conhecimento e da sua resistência ao desgaste; para um técnico em usinagem de metais, a dureza fornece uma medida da resistência ao corte do metal; para um mineralogista a dureza tem um significado diferente, ou seja, o de medir a resistência ao risco que um material pode fazer em outro.
	Assim, como é possível perceber, não é possível encontrar uma definição única de dureza que englobe todos os conceitos acima mencionados, mesmo porque para cada um desses significados de dureza, existem um ou mais tipo de medida adequados.
2)	O ensaio de dureza pode ser divididos em três vertentes principais baseadas no modo com que o ensaio é conduzido, são elas: (a) por penetração; (b) por choque; (c) por risco.
O tipo de ensaio por risco é raramente usado para os metais, pois consiste apenas em dividir os materiais através da capacidade de riscar um ao outro, tendo como escala de dureza mais antiga a Escala Mohs, que consiste em uma tabela de 10 maneiras padrões arranjados na ordem crescente da possibilidade de ser riscado pelo mineral seguinte.
	Já os tipos por penetração pode ser Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop e Meyer, enquanto a dureza por choque, por Shore. O ensaio por penetração e por choque são mais usados no ramo da Metalurgia e da Mecânica, sendo que a dureza por penetração é a mais largamente utilizada e citada nas especificações técnicas.
3)	Os ensaios de dureza:
Brinell: consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço, de diâmetro D, sobre a superfície plana, polida e limpa de um metal através de uma carga, Q, durante um tempo, t. Essa compressão provocará uma impressão permanente no metal com o formato de uma calota esférica. Para metais mais moles, a carga pode ser diminuída para evitar uma impressão muito grande ou profunda e, para peças muito pequenas, pode-se também diminuir o valor do diâmetro da ponta, a fim de que a impressão não fique muito perto das bordas do corpo de prova. A localização de uma impressão Brinell deve ser tal que mantenha um afastamento das bordas do corpo de prova de o mínimo duas vezes e meia o diâmetro da impressão e a espessura do corpo de prova para ser ensaiado deve ser no mínimo igual a dez vezes o diâmetro impresso, para evitar, em ambos os casos, degenerações laterais e de profundidade, falseando o resultado. A distância entre duas impressões deve ser no mínimo igual a 5 vezes o diâmetro da impressão;
Rockwell: o ensaio é baseado na profundida de penetração de uma ponta esférica ou cônica subtraída da recuperação elástica devido à retirada de uma carga maior e da profundidade causada pela aplicação de uma carga menor. A carga menor é aplicada para fixar bem o corpo de prova, sendo que a primeira leitura desse ensaio deve ser desprezada e garantindo um contato firme com a superfície da amostra e em seguida faz-se a aplicação da carga maior. A máquina contém um pequeno ponteiro auxiliar indicador de profundidade, que registra o momento em que a carga menor (pré-carga) é aplicada na amostra; quando esse ponteiro atingir um ponto existente no mostrador, a carga menor estará aplicada integralmente. Simultaneamente, o ponteiro maior gira no sentido horário. Caso a escala do ponteiro maior fique fora do zero, após ser atingida a pré-carga, deve-se acertar o zero nesse momento. Por meio de um dispositivo da máquina, aciona-se a alavanca que aplica em seguida a carga maior com uma velocidade controlada e constante, aumentando assim a penetração, com a qual o ponteiro maior gira em sentido anti-horário. Retirada a carga maior pelo acionamento manual da alavanca de volta, logo depois que ela parou, o ponteiro se move no sentido horário, acusando a dureza da amostra. Para a retirada da amostra da máquina, gira-se a rosca que apoia o corpo de prova descarregando completamente a máquina;
Vickers: o ensaio utiliza um penetrador de diamante em formato de pirâmide de base quadrada, com ângulo de 136º entre as faces opostas e consiste em comprimir lentamente a ponta sobre a superfície plana, polida e limpa de um metal através de uma carga, Q, durante um tempo, t. Essa compressão provocará uma impressão permanente no metal, com o formato do diamante.
	Os ensaios de Microdureza:
Os ensaios para Microdureza podem ser divididos quanto aos penetradores em duas vertentes: Vickers e Knoop.
Vickers: o ensaio Vickers para a Microdureza é feito da mesma forma que os ensaios para dureza, isto é, utiliza-se um penetrador de diamante em formato de pirâmide de base quadrada, com ângulo de 136º entre as faces opostas e consiste em comprimir a ponta sobre a superfície plana, polida e limpa de um meta através de uma carga, Q (menor que a de simples dureza), durante um tempo, t. Essa compressão provocará uma impressão do formato do diamante;
Knoop: o ensaio de Knoop consiste em utilizar um penetrador em forma de uma pirâmide alongada, que produz uma impressão com relação comprimento-largura-profundidade de aproximadamente 30:4:1 e diagonal maior-diagonal menor de 7:1. O penetrador é comprimido sobre a superfície plana, polida e limpa de um metal através de uma carga, Q, durante um tempo, t. Essa compressão provocará uma impressão permanente no metal, com o formato da sua ponta.
4)	Os valores nos ensaios de dureza
Brinell (HB): A compressão da ponta provoca uma impressão permanente no metal com o seu formato, a partir de então analisa-se o diâmetro, d, impresso e, por intermédio de um micrômetro óptico, coleta-se o seu valor. O valor de d deve ser tomado como a média de duas leituras feitas a 90º uma da outra. Sendo a dureza Brinell dada em N/mm² ou kgf/mm², ela é definida como o quociente entre a carga aplicada pela área de contato, S. Entretanto essa definição não leva em consideração o valor médio da pressão sobre toda a superfície da impressão, que é o que realmente deveria ser observado, mas em todo caso, ao ser fornecido um valor de dureza Brinell, deve-se mencionar qual a carga usada, qual o diâmetro da esfera e em certos casos, quando necessário, o tempo de manutenção da carga. Para o caso dos aços, existe uma relação empírica entre a dureza de Brinell e o limite de resistência convencional onde Sr=0.36HB
Rockwell: os valores desse ensaio são baseados na profundidade de penetração e a máquina de ensaios. A máquina contém um pequeno ponteiro auxiliar indicador de profundidade, que registra o momento em que a carga menor (pré-carga) é aplicada na amostra; quando esse ponteiro atingir um ponto existente no mostrador, a carga menor estará aplicada integralmente. Simultaneamente, o ponteiro maior gira no sentido horário. Caso a escala do ponteiro maior fique fora do zero, após ser atingida a pré-carga, deve-se acertar o zero nesse momento. Por meio de um dispositivo da máquina, aciona-se a alavanca que aplica em seguida a carga maior com uma velocidade controlada e constante, aumentando assim a penetração, com a qual o ponteiro maior gira em sentido anti-horário. Retirada a carga maior pelo acionamento manual da alavanca de volta, logo depois que ela parou, o ponteiro se move no sentido horário, acusando a dureza da amostra. Para a retirada da amostra da máquina, gira-se a rosca que apoia o corpo de prova descarregando completamente a máquina.
Vickers: essa dureza é independente da carga, isto é, o número de dureza obtido é o mesmo qualquer que seja a carga usada para materiais homogêneos, mas a mudança da carga é necessária para se obter uma impressão regular. Para a obtenção dos valores, a área impressa deve ser medida com precisão, e para esse fim existe um microscópioacoplado à máquina para a determinação das diagonais L, com grande precisão, cerca de 1 micron. A própria máquina executa a varredura e em seguida compara o L encontrado e a carga com uma tabela já existente. Fornecendo assim todos os dados de dureza do material. OBS.: as impressões não apresentam seus lados retos, em metais recozidos, devido ao afundamento do metal em torno das faces do penetrador o resultado de L é maior que o real, enquanto em metais encruados, a aderência do metal em volta das faces do penetrador causa um L menor que o real.
Knoop:
5)	Os penetradores:
Brinell: o penetrador consiste em uma esfera de aço de diâmetro D;
Rockwell: o penetrador pode ser do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diante, também chamado penetrador-Brale, tendo 120º de conicidade);
Vickers: o penetrador é composto por carbono em forma de pirâmide de base quadrada, com um ângulo de 136º entre as faces opostas;
Knoop: o penetrador possui o formato de uma pirâmide alongada, com relação comprimento-largura-profundidade de aproximadamente 30:4:1;
6)	Em linhas gerais, para todos os tipos de ensaios, deve-se tomar os seguintes cuidados:
A peça a ser ensaiada deve estar muito bem apoiada, para se evitar algum deslocamento quando for aplicada a carga;
A superfície que sofrerá a compressão deve estar plana, polida e limpa;
A máquina de ensaio deve estar calibrada;
Deve-se respeitar a distância mínima entre cada impressão;
Deve-se respeitar a espessura do corpo de prova para cada impressão;
Deve-se respeitar todas as normas para o ensaio.
7)	O tipo de aplicação para cada ensaio é:
Brinell: Aplicado principalmente para materiais metálicos;
Rockell: Um dos mais utilizados em indústrias. É muito aplicado em ligas metálicas, assim como em polímeros;
Vickers: Aplicado em todos os metais;
Vicker (Microdureza); Aplicado em cerâmicas;
Knoop: Aplica em materiais frágeis, como vidro, e camadas finas de algum material, como películas de tinta.