Questionário Propriedades Mecânicas - Dureza e Microdureza

Prévia do material em texto

Curso: Bacharelado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Disciplina: MAV01332 – Propriedades Mecânicas e Ensaios
Grupo: André de Araújo Abilio
Larissa Gomes Simão
Milena das Neves Ferreira
Raphaelly Valiengo Marques dos Santos
Professor: Marcello Filgueira
- QUESTIONÁRIO -
Dureza e Microdureza
Defina Dureza:
R.: Dureza é a maior ou menor susceptibilidade que um material possui à penetração de um corpo mais duro deformando-se plasticamente no local de aplicação da carga. Ou seja, a dureza determina a resistência que o material possui à penetração.
Explique como e quais os critérios para que os ensaios de dureza possam ser considerados destrutivos ou não destrutivos.
R.: Os ensaios de dureza são considerados não destrutivos, pois após a penetração do identador na superfície, a peça não perde sua funcionalidade, haja vista, que a marca de impressão é mínima quando comparada ao tamanho total da peça. No entanto, quando as identações em função do ensaio são tamanhas ou de tamanha intensidade que a funcionalidade da peça fica prejudicada, este é considerado destrutivo, pois após ele, a peça fica inutilizável. Isso ocorre, por exemplo, quando a profundidade de impressão for maior que um décimo da espessura da peça.
Cite dois dos principais objetivos da efetuação do ensaio de dureza.
R.: O ensaio de dureza permite verificar a homogeneidade da resistência mecânica da peça. Fazendo identações em diferentes pontos da mesma, verifica-se se a resistência mecânica mantém-se uniforme ao longo de toda sua seção, comparando os resultados das máquinas de ensaio com tabelas disponíveis. Pode-se também verificar as condições de tratamento térmico. Também se este teve efeito homogêneo ao longo de toda a peça. Através dos ensaios de dureza também é possível 
Por que o ensaio Shore não é recomendado para metais?
R.: Porque, como a dureza dos matais é relativamente elevada, o valor de medida obtido pelo ensaio Shore é muito pequeno, o que diminui a confiabilidade do ensaio para materiais de dureza elevada.
Por que o período médio de aplicação da carga do ensaio de dureza é maior nos materiais dúcteis?
R.: Por causa da fluência transitória que esses materiais apresentam. Por isso, é preciso que o tempo de aplicação da carga seja superior quando comparado ao tempo de aplicação nos materiais mais frágeis, para que esse efeito de fluência se minimize, não interferindo no resultado da medida.
Comente a influência do fator de carga nos ensaios de dureza.
R.: O fator de carga traduz a força aplicada por unidade de área. Como esse valor deve permanecer constante, quanto maior a dureza do material, maior o fator de carga a ser aplicado. Quanto mais duro o material, maior a tensão necessária para penetrar sua superfície.
Qual o fator de diferenciação entre um ensaio de dureza e de microdureza?
R.: O ensaio de dureza, de forma geral, mais representativa da amostra ou peça. enquanto que o ensaio de microdureza, até mesmo pelas dimensões do identador e da intensidade da carga aplicada, mede a dureza de fase ou do microconstituinte presente na superfície.
Em respeito às considerações do ensaio para obtenção do valor da dureza, qual a diferença entre o ensaio Rockwell e o ensaio Brinell?
R.: O ensaio Rockwell analisa a profundidade de identação, enquanto que o ensaio Brinell considera o diâmetro de identação para obtenção da dureza do material. Ambos utilizam identador em formato de esfera de aço temperado, o Rockwell possui o de cone de diamante também e é mais pratico.
Comente cerca de cinco características do ensaio de dureza Rockwell.
R.: O ensaio Rockwell considera a profundidade de identação e não seu diâmetro. O ensaio Rockwell utiliza aplicação de uma pré-carga que é variável em função da carga efetiva a ser posteriormente aplicada. Seu objetivo é minorar os efeitos de fluência. Neste ensaio de dureza a superfície não precisa estar limpa ou polida e o ensaio pode ser feito em corpos de prova relativamente finos. Quanto ao tempo de aplicação da carga ele varia de 1 a 8 segundos em função do tipo de material. Nas proximidades do 1 segundo para materiais duros e no extremo de 8 segundos para materiais dúcteis.
Por que o material do identador deve variar em função da dureza da peça ensaiada? Cite exemplos de materiais duros e o tipo de identador utilizado para seu ensaio.
R.: À medida que o material a ser ensaiado é mais duro, o material do identador também deve sê-lo para que o corpo analisado sofra deformação e não o identador. Para ensaios em materiais cerâmicos, aços rápidos ou carbonetados, que são relativamente mais duros, normalmente utiliza-se a escala Vickers com identador de formato piramidal. O identador tipo cone de diamante da escala Rockwell é mais utilizado para aços endurecidos e ferros fundidos.
Cite cerca de 5 características do ensaio de dureza Vickers.
R.: O ensaio de dureza Vickers utiliza identador piramidal de diamante. Pode analisar tanto dureza quanto microdureza. Para ensaio de dureza a carga aplicada varia de 1 a 120 kgf enquanto que no ensaio de microdureza a carga varia de 10 gf a 1 kgf. O equipamento utilizado para o ensaio Vickers é caro, necessita de um ajuste fino e de calibrações constantes, por isso não é utilizado industrialmente, e sim, mais comumente, na área de pesquisa. O ensaio Vickers é utilizado, por exemplo, para medir a dureza em cerâmicas avançadas. No ensaio de microdureza, em que a carga aplicada é pequena, a superfície da peça a ser ensaiada tem que ser sujeita a um ataque eletrolítico para evitar o encruamento que a superfície sofreria se fosse preparada com pasta de alumínio e/ou diamante. A dureza Vickers é obtida segundo a equação 
Em que ‘c’ é a constante 1,88; ‘F’ é a carga aplicada em kgf; e ‘d’ é o diâmetro médio obtido pelo somatório das diagonais do identador, que tem formato de losango, dividido por dois. Sua unidade é milímetros
Cite características do ensaio de microdureza Knoop e relacione esse ensaio de microdureza com o de microdureza Vickers.
R.: Diferente do ensaio Vickers que também obtém valores de dureza, o ensaio Knoop é específico para microdurezas. A seção reta dos identadores desses dois métodos também variam. O ângulo dos vértices dos losangos que compõem a seção reta do identador são distintos. A relação entre a diagonal maior, a diagonal menor e a profundidade de penetração do identador no ensaio Knoop é de 30:4:1. Em função dessas diferenças na geometria do identador, considerando uma mesma carga aplicada, tanto no ensaio de microdureza Vickers quanto no Knoop, a área de impressão no ensaio de microdureza Knoop é cerca de 15% da área de impressão do Vickers. A utilização do ensaio Vickers ou Knoop depende do tamanho do microconstituinte. O método Vickers será utilizado quando o identador referente ao método Knoop for maior que o microconstituinte.
Em que se baseia o ensaio de dureza Shore?
R.: O ensaio de dureza Shore baseia-se na queda livre de um êmbolo com ponta padronizada. O valor de dureza medido é proporcional à energia de deformação consumida, já que o ensaio baseia-se na capacidade que o material apresenta em absorver energia cinética, no caso, a energia cinética advinda do embate do penetrador na superfície da peça. O resultado é obtido pela diferença da altura inicial com a altura final.
Cite vantagens do ensaio de dureza Shore.
R.: Possui equipamentos portáteis e de fácil utilização. Tem a capacidade de medir a dureza de peças com grandes dimensões que não caberiam em máquinas de penetração. Já que a impressão do identador após o ensaio é muito pequena, o ensaio pode ser feito em peças acabadas. Normalmente é utilizado para ensaiar polímeros e borrachas.
A partir do gráfico apresentado a seguir na Figura 1, comente o fenômeno que ocorre durante o intervalo de tempo t descrito pela seta e a importância da carga aplicada durante esse intervalo de tempo na efetuação de um ensaio de dureza.
Figura 1R.: No intervalo de tempo t, o que ocorre é o fenômeno de fluência transitória. Para contornar esse fenômeno a carga fica aplicada durante um tempo de permanência, da ordem desse intervalo de tempo t. Em certos casos, como no ensaio Rockwell, antes da aplicação da carga efetiva, aplica-se uma pré-carga, afim de minimizar os efeitos da fluência transitória.
Cite todos os possíveis métodos de medição utilizados nos ensaios de dureza e microdureza.
R.: Os métodos de medição são: risco (escala de dureza MOHS), ressalto ou choque (método SHORE) e penetração (BRINELL, ROCKWELL, VICKERS, KNOOP).
Escreva como é realizado o ensaio de dureza Brinell.
R.: O ensaio de dureza Brinell (HB) consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço, de diâmetro ‘D’, sobre a superfície plana, polida e limpa de um material através de uma carga ‘Q’. O valor dessa carga aplicada varia de acordo com a dureza do material e do diâmetro da esfera, durante um determinado tempo ‘t’ (para materiais ferrosos esse tempo ‘t’ é igual a 15 segundos e para materiais não ferrosos, igual a 30 segundos).
Cite os cuidados que se deve ter ao realizar o ensaio Brinell.
R.: A localização de uma impressão Brinell deve ser tal que mantenha um afastamento das bordas do corpo de prova de no mínimo 2,5 ‘d’ (d: diâmetro de impressão obtido); a espessura do corpo de prova deve ser no mínimo igual a dez vezes o diâmetro ‘d’ e as distâncias entre os centros de impressão deve ser de 4 ‘d’ para materiais ferrosos e de 6 ‘d’ para não ferrosos. Lembrar-se de verificar se não ocorrem os fenômenos de aderência e afundamento
Quais ensaios que utilizam o método de penetração são utilizados para realizar medida de dureza e quais para microdureza?
R.: Ensaios de dureza: Brinell (HB); Rockwell (HR); Vickers (HV);
Ensaios de microdureza: Vickers (HV); e Knoop (HK).
Cite duas vantagens e três desvantagens do ensaio de dureza Brinell.
R.: Como vantagens, o ensaio Brinell possui o baixo custo de execução; é de simples realização. Quanto às desvantagens, não é aplicado em peças muito finas e metais muito duros; o método é relativamente lento para a produção industrial; também não é utilizado em metais que sofreram acabamento superficial.
Cite alguns princípios de realização do ensaio de dureza Rockwell.
R.: Estando o penetrador e o suporte limpos e bem assentados, a superfície a ser testada deve estar limpa e seca, plana e perpendicular ao penetrador. A carga deve ser de tal modo aplicada que não ocorra impacto entre o identador e a superfície. O ensaio pode ser realizado em dois tipos de máquina. Como o ensaio Rockwell utiliza uma pré-carga, o tempo de aplicação dessa carga deve ser menor que 3 segundos, e a carga total aplicada de 1 a 8 segundos dependendo do material.
Por que o ensaio Vickers produz valores de impressão semelhantes aos da dureza Brinell?
R.: Isto ocorre em função do ângulo de 136° presente na ponta de diamante do identador Vickers. A presença desse ângulo produz uma impressão que mantém a relação ideal de 0,375 entre o diâmetro da impressão ‘d’ e o diâmetro da esfera do penetrador Brinell ‘D’, independentemente da carga aplicada. Até certo valores tem correspondência de escalas, para outros não
08 de agosto de 2013, Campos dos Goytacazes - RJ