Dureza Vickers

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 LABORATÓRIO DE MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO MECÂNICA
	2a AULA PRÁTICA DE LABORATÓRIO
ENSAIOS MECÂNICOS - Ensaio de Dureza pelo Método Vickers
DEM - IPUC - Prof. Ubirajara Domingos de Castro
	NBR 6672 - Jul/1981 - Materiais Metálicos - Determinação da Dureza Vickers
NBR 6672 - Tabelas de Valores da Dureza Vickers (HV) Para Materiais Metálicos
2.1. Método Vickers
Este método de ensaio de dureza foi desenvolvido em 1925 pelos pesquisadores Smith e Sandland e leva este nome devido a Vickers Arstrong Company Ltda, que adquiriu os direitos dos autores e fabricou as primeiras máquinas de ensaio. O método consiste na aplicação de uma carga estática no material através de um penetrador de diamante na forma de uma pirâmide de base quadrada que possui um ângulo de ataque de 136( (formado pelas alturas de duas faces opostas). Este ângulo produz valores de impressões semelhantes à dureza Brinell, porque para d/D = 0,375 (relação ideal no método Brinell), as tangentes à esfera partindo dos cantos da impressão fazem entre si exatamente um ângulo de 136(, como mostrado na figura 1 (veja anotações em sala). Quando são utilizadas pequenas cargas o processo recebe o nome de microdureza Vickers e é muito indicado, de uma forma geral, quando se deseja a determinação da dureza de constituintes individuais de uma certa estrutura, ou ainda de materiais frágeis e peças pequenas ou de pequena espessura.
Figura 2. Ângulo das tangentes à esfera, para a relação d/D = 0,375 na dureza Brinell.
Como o penetrador de diamante é praticamente indeformável, as impressões tornam-se bastante uniformes independentemente de seu tamanho. A aplicação da carga é feita através de uma alavanca, sendo mantida sobre a peça durante um tempo mínimo de 30 segundos, após o que esta é retirada. O aparelho para ensaio de dureza é dotado de um dispositivo óptico de medição (vernier), com uma precisão suficiente (cerca de 1 micron) para possibilitar a medição das diagonais da impressão. A medida é feita em duas posições ortogonais entre si, sendo a diagonal tomada como a média das medidas das diagonais, conforme mostrado na figura 3.
				
Figura 3 - Procedimento para a determinação da diagonal em uma impressão obtida por penetrador de diamante.
O número de dureza Vickers é calculado a partir da relação:
	
	(1)
Onde: HV: Número de dureza Vickers em Kgf/mm2
P: Carga nominal do ensaio em Kgf
L: Diagonal média em mm
O método apresenta algumas vantagens em relação a outros métodos de ensaio de dureza quanto ao seu emprego em trabalhos científicos, a saber:
- Escala contínua.
- Impressões pequenas que não inutilizam a peça .
- Grande precisão de medida.
- Deformação nula do penetrador .
- Existência de apenas uma escala de dureza.
- Aplicação para toda a gama de materiais, os quais apresentam os mais diversos níveis de dureza.
- Aplicação em qualquer espessura de material, podendo portanto, medir também durezas superficiais.
Entretanto, este método de ensaio de dureza exige muito cuidado na preparação da superfície da amostra de forma a tornar as impressões bastante nítidas. Desta forma, a preparação do corpo de prova deve ser feita empregando técnicas metalográficas. O polimento eletrolítico pode ser utilizado para evitar o encruamento do metal na superfície, o que afetaria o resultado. Este tipo de polimento torna a impressão mais nítida para a medida das diagonais. É necessário também um polimento mecânico prévio, de forma a remover alguns mícron da camada superficial encruada devida ao corte. A amostra, usualmente, é embutida em uma resina de baquelite, a fim de tornar o seu manuseio mais fácil. Na prática são empregadas tabelas previamente calculadas para a determinação do número de dureza a partir da diagonal média e da carga empregada.
Durante o processo de medição de dureza por penetração, desenvolve-se na região do material próximo à impressão, um estado complexo de tensões de compressão, particularmente favorável a obtenção de deformação plástica. Por isto, este processo é empregado a uma grande gama de materiais, desde os mais dúcteis até os mais frágeis.
Existem certos cuidados em relação aos diversos processos de medição de dureza, os quais devem ser levados em consideração nos procedimentos de análise.
 Abaixo são citados alguns:
A camada superficial deve ser, na medida do possível, representativa das condições em que se encontra o resto do material.
Deverão ser eliminados todos os defeitos superficiais como trincas, rasgos, poros e também materiais depositados na camada superficial, tais como óxidos e carepas.
A distância das impressões em relação às bordas da peça deve ser tal de forma a que a ausência de material nesta região não interfira nos resultados.
As impressões devem manter uma distância entre si, de forma a evitar o efeito do encruamento devido à deformação plástica próxima às bordas destas.
2.2. Irregularidades Encontradas nas Impressões Vickers
As irregularidades que podem ocorrer nas impressões Vickers estão apresentadas na figura 4. Estas anomalias estão relacionadas com possíveis irregularidades de fluxo que surgem durante a deformação plástica devido ao ensaio, e estão associadas às características do material. O primeiro caso (figura.4.b.) ocorre em metais recozidos e tem origem no afundamento do metal em torno das faces do penetrador, resultando um valor de L maior que o real. No segundo caso (figura 3.c.) ocorre uma aderência do material às faces do penetrador, e frequentemente é encontrado em materiais encruados. A diagonal da impressão medida é menor do que o valor real. Em metais de grande anisotropia, obtêm-se impressões de tal forma irregular que torna-se necessário tomar a média das diagonais medidas ortogonalmente entre si.
Figura 4 - (a) Impressão Vickers perfeita; (b) Impressão defeituosa; afundamento; (c) Impressão defeituosa; aderência.
2.2. Procedimento Experimental
2.2.1. Objetivos
Avaliar a dureza de diversos materiais metálicos pelo método Vickers.
Comparar os valores de dureza Vickers para um mesmo material obtidos a partir de cargas variadas.
2.2.2. Materiais
Aço; cobre ou liga de cobre; alumínio ou liga de alumínio.
2.2.3. Equipamento
Durômetro Universal de Dureza - Marca:_________________Modelo:__________________
2.3. Procedimento
Conforme procedimentos descritos na Norma ABNT - NBR 6672.
2.4. Resultados
Tabela III- Valores de dureza Vickers obtidos para diversos materiais no ensaio.
	Material
	Condições
	Resultados
	
	Carga
(Kgf)
	Diagonal impressão
Dureza
	Média
 (Kgf/mm2)
	
	P1
	P2
	HV1
	HV2
	V1
	HV2
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Aço comum
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Aço VC 131
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Latão
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Bronze
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Alumínio
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
2.4. Bibliografia
1) Norma Brasileira - ABNT NBR 6672 - Jul/1981 - Materiais Metálicos - Determinação da Dureza Vickers.
2) Norma Brasileira - ABNT NBR 6672 - Tabelas de Valores da Dureza Vickers (HV) para Materiais Metálicos.
3) SOUZA, S. A. Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos - Fundamentos Teóricos e Práticos
Ed. Edgard Blucher Ltda - SP - 1982;
4) Princípios de Ciência dos Materiais
Lawrence H. Van Vlack - Ed. Edgard Blucher Ltda - SP - 1970;
5) Princípios de Metalurgia Física
Robert E. Reed - Hill - Ed. Guanabara Dois S.A. - Rio de Janeiro - RJ - 1982;
2.5. Exercícios Propostos
1) O que garante a condição de independênciado valor de dureza Vickers com relação a carga de ensaio? Explique.
2) Porque cargas muito pequenas podem levar a erros na avaliação da dureza de um metal?
3) Como se explica a utilização do método Vickers na avaliação da dureza de diversos materiais?
4) Ao se avaliar a dureza de uma amostra metálica pelo método Vickers empregando-se uma carga P obteve-se uma diagonal l.
a) Se a carga for triplicada qual será o valor da nova diagonal?
b) Se a carga for duas vezes menor que a inicial, qual será o valor da diagonal?
5) Determine a área superficial de uma impressão Vickers cuja diagonal é L, como função do ângulo .
6) Cite as irregularidades que podem ocorrer nas impressões Vickers. Comente sobre cada uma delas.
(c)
(b)
(a)
MATERIAL
L1 >L
L2 < L
MATERIAL
L
L2
L1
l2
l1
p
MATERIAL
 = 
D
d
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