Relatório Dureza Rockwell

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RESUMO
Esta prática consiste no ensaio de dureza por penetração denominada dureza Rockwell. Foram utilizados para tal, pequenas chapas de aço comum, aço VC 131, latão, bronze e alumínio. O experimento consistiu em marcar os metais de teste, anotar as marcações obtidas no equipamento. Identificar a dureza de cada material.
As normas seguidas foram NBR NM 146-1 – Materiais metálicos – Dureza Rockwell Parte 1: Medição da dureza Rockwell (escalas A, B, C, D, E, F, G, H e K) e Rockwell superficial (escala 15N, 30N, 45N, 15T, 30T e 45T) – Dez/1998. 
INTRODUÇÃO
Intrinsecamente a dureza é uma condição da superfície do material e não representa nenhuma propriedade fundamental da matéria.
Dois procedimentos são convencionalmente usados na sua avaliação: resistência à penetração de uma ponta rígida, com geometria pré-definida e sob condições de carregamento padronizadas; resistência ao risco que envolve um processo de corte de um metal pelo outro e, consequentemente, está relacionada à plasticidade de camadas superficiais muito finas. 
A resistência à penetração está relacionada à tensão média de escoamento do material numa faixa estreita de deformação. Os métodos empregados na medição da dureza se distinguem basicamente pela forma do penetrador empregado e pelas condições de aplicação da carga. A escolha do método depende, dentre outros fatores, da natureza e dimensões da amostra e da espessura da camada a ser analisada. De acordo com a velocidade de aplicação da carga os procedimentos de medição se classificam em estáticos e dinâmicos, sendo que os métodos mais usuais empregam a penetração estática.
Além disso, defeitos superficiais (trincas, poros, óxidos, carepa, entre outros) podem interferir no resultado, assim certos cuidados de validade do ensaio devem ser observados para os diferentes métodos de medição de dureza e a camada superficial observada deve ser representativa das condições do restante do material.
O ensaio de dureza é largamente utilizado na especificação e comparação de materiais. Intrinsecamente, é uma característica referente à superfície do metal, entretanto, para materiais homogêneos, é tomada como uma propriedade global e representativa deste.
Em geral, para os metais, a dureza implica em uma resistência à deformação plástica. A definição de dureza como a resistência que o material oferece ao risco é utilizada pelos mineralogistas como mais uma ferramenta na identificação dos diversos minerais.Utiliza-se um método que emprega uma escala denominada Mohs, que representa dez minérios, ordenados numa escala crescente do grau 1 ao 10. Essa escala não é muito adequada para avaliação da dureza de metais, porque os intervalos não são suficientemente espaçados na faixa de durezas mais altas e sendo que a maioria das ligas metálicas se encaixam nesta faixa.
Para a avaliação da dureza de materiais metálicos alguns métodos são mais utilizados dentre eles: Método Brinell, Vickers, Rockwell, Meyer, Knoop, Shore e outros.
 Método Rockwell
Este método de ensaio de dureza foi por Rockwell, e por apresentar certas vantagens, tem grande emprego a nível internacional. Tecnicamente, o ensaio elimina o tempo necessário para a medida de qualquer dimensão da impressão, uma vez que a dureza é lida diretamente numa escala, previamente preparada em função da profundidade de penetração. O ensaio é por isto mais rápido e isento de erros pessoais. A rapidez do ensaio torna-o propício tanto para uso em linhas de produção quanto para uso em laboratório.
Existem dois tipos de dureza Rockwell que diferem entre si pela pré-carga empregada. A dureza Rockwell normal, que emprega uma pré-carga de 10 Kgf (sendo mais aplicado ao controle e verificação de tratamentos térmicos) e a dureza Rockwell superficial, que utiliza uma pré-carga de 3 Kgf (mais apropriado ao controle de tratamentos térmicos superficiais).
O ensaio é baseado na profundidade de penetração de uma ponta sobre um material, quando esta é submetida a uma carga nominal, proveniente da soma de uma pré-carga e uma carga maior (após recuperação elástica devido a retirada da carga maior). Os penetradores utilizados são do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (Cone Brale, com uma conicidade de 120o). A pré-carga (carga menor) é utilizada para fixar a amostra e serve como referência inicial para o ensaio. A seguir uma carga maior é então adicionada completando a carga nominal do ensaio. A leitura do número de dureza é lida diretamente no relógio após a retirada da carga maior. A Figura 1 ilustra a sequência de etapas do método. A dureza Rockwell emprega várias escalas independentes entre si. Um número alto de dureza corresponde a uma pequena profundidade de penetração. Os manuais de operação das máquinas de ensaio indicam como efetuar a medida em cada escala. A Tabela 1 apresenta as condições que determinam as escalas do método normal. 
Figura 1: Sequência de operações do método de ensaio de dureza Rockwell (esquemático).
Tabela 1: Escalas de dureza Rockwell normal.
	Escala
	Penetrador
	Carga
(Kgf)
	Posição da escala no relógio
	Aplicações
	B
	Esfera 1/16” 
	100
	Interna
	Ligas de cobre, aços moles, ligas de alumínio, etc.
	C
	ConeBrale
	150
	Externa
	Aço duro, perlítico, etc.
	A
	Cone Brale
	60
	Externa
	Aços finos e aços endurecidos superficialmente.
	D
	Cone Brale
	100
	Externa
	Aços com características entre os dois citados acima.
	E
	Esfera 1/8” 
	100
	Interna
	Ligas de Al e Mg, metais para mancais.
	F
	Esfera 1/16” 
	60
	Interna
	Ligas de cobre recozidas e chapas finas de metais moles.
	G
	Esfera 1/16”
	150
	Interna
	Liga Cu-Ni-Zn
	H
	Esfera 1/8” 
	60
	Interna
	Alumínio, zinco, chumbo.
	K
	Esfera 1/8” 
	150
	Interna
	Metais para mancais e outros
metais muito moles ou finos.
	L
	Esfera 1/4” 
	60
	Interna
	
	M
	Esfera 1/4” 
	100
	Interna
	
	P
	Esfera 1/4” 
	150
	Interna
	
	R
	Esfera 1/2” 
	60
	Interna
	
	S
	Esfera 1/2” 
	100
	Interna
	
	V
	Esfera 1/2” 
	150
	Interna
	
Para determinar a profundidade em mm do penetrador, empregam-se as seguintes fórmulas:
a) Para penetrador de diamante
				
b) Para penetrador esférico
				
OBJETIVOS
Avaliar a dureza de aços pelo método Rockwell.
Executar verificações empregando padrões de dureza.
MÉTODOS EXPERIMENTAIS
 DISPOSITIVOS E MATERIAIS
Durômetro Rockwell:
- Fabricante: Heckert
- Modelo: Rockwell
- Nº Fabricação: 300/216
- N° Identificação: 13866510
- Ensaio: Rockwell
- Leitura: Sistema óptico
- Condições de ensaio: Penetrador: Esfera 1/16” e Cone Brale; Carga: 10 kgf
Acessórios:
- 01 disco de aço comum;
- 01 disco de aço VC 131;
- 01 disco de latão;
- 01 disco de bronze;
- 01 disco de alumínio.
 PROCEDIMENTOS
O procedimento de medição de dureza dos discos de diferentes tipos de materiais segue um mesmo método de ensaio. Primeiramente, aplica-se uma pré-carga (peso zero) no corpo de prova para garantir o contato do penetrador com a superfície a ser ensaiada. Nota-se que ao toque do penetrador com a peça, acende-se a luz do equipamento.
Por seguinte, levantando-se a alavanca, aplica-se uma carga maior, que somada a pré-carga, resulta na carga nominal do ensaio. Com o dedo sob a alavanca, aplica-se a carga até sentir a alavanca tremer e ver o ponteiro no relógio parar. Depois, abaixa-se a alavanca, retirando a carga maior, e faz-se a leitura do valor da profundidade da impressão indicado diretamente no relógio, atentando-se a escala que deve ser observada de acordo com o penetrador e à carga utilizada. 
Realizou-se para cada peça 5 medições, por seguinte foi realizado um cálculo de média com os resultados obtidos e plotados na Tabela 2.
 OBSERVAÇÕES
Verificar se a peça e a mesa de apoio do durômetro estão limpas e bem assentadas uma sobre a outra;
Não deve haver batida, choque ou vibrações durantea aplicação da carga;
O ensaio e leitura da dureza é mais rápido e fácil, porém menos precisa;
Na leitura do relógio, tem uma faixa vermelha e preta, referente a escala HRB e HRC;
Existe variação da altura durante o ensaio, da parte elástica e plástica;
A espessura mínima do material a ser ensaiado deve ser 10 vezes maior que a profundidade do buraco/vazio provocado no ensaio.
RESULTADOS
Tabela 2: Dados obtidos no ensaio de dureza Rockwell.
	Material
	Carga (kgf)
	Dureza (kgf/mm2)
	Média
	Material
	Carga (kgf)
	Dureza (kgf/mm2)
	Média
	Aço comum
	100
	63
	
	Bronze
	150
	41
	
	
	
	64
	
	
	
	44
	
	
	
	64
	64
	
	
	44
	43,2
	
	
	64
	
	
	
	42
	
	
	
	65
	
	
	
	45
	
	Aço VC 131
	150
	46
	
	Alumínio
	100
	35
	
	
	
	46
	
	
	
	36
	
	
	
	47
	46,8
	
	
	36
	35,9
	
	
	47
	
	
	
	36,5
	
	
	
	48
	
	
	
	36
	
	Latão
	100
	61
	
	
	
	
	
	
	
	64
	
	
	
	
	
	
	
	65
	59,8
	
	
	
	
	
	
	54
	
	
	
	
	
	
	
	55
	
	
	
	
	
OBSERVAÇÕES:
No aço comum, latão e alumínio foi aplicada uma carga de 100 kgf, de acordo com a Tabela 1, na qual aço comum é considerado aço mole, latão e alumínio ligas de cobre. Assim, para esses materiais é considerada a escala HRB e penetradora esfera 1/16”.
No aço VC 131, considerado aço duro a escala é HRC e penetrador cone Brale, sendo aplicada uma carga de 150 kgf. No Bronze deveria ser aplicada uma carga de 100 kgf, como mostra na Tabela 1, porém a dureza medida estava acima de 110 kgf/mm2, a máxima para a escala HRB, sendo preciso então aplicar a carga de 150 kgf, com a escala e penetrador igual ao do alumínio. A descalibragem do equipamento pode ter causado essa divergência. Já para a escala HRC a máxima de dureza é 48,5 kgf/mm2.
ANÁLISE DE RESULTADO
A Tabela 2 faz um comparativo entre a dureza dos cinco materiais ensaiados nesta prática, sendo eles: aço comum, aço VC 131, latão, bronze e alumínio.
Como pode ser observado, os valores de dureza sofrem oscilações ocasionadas por pequenas variações na composição química dos corpos de prova e das condições físicas de medição pelo equipamento como, por exemplo, a carga(kgf) exercida no corpo de prova, além dos erros causados na leitura do instrumento devido à falta de calibragem.
Observou-se que o material mais macio, ou seja, de menor dureza é o alumínio com 35,09 kgf/mm2, ao aplicar uma carga de 100 kgf. 
Observou-se também que dentre estes materiais ensaiados, o de maior dureza é o aço comum, apresentando uma dureza média de 64 kgf/mm2 ao aplicar uma carga de 100 kgf.
REFERÊNCIAS 
CALLISTER, William D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC – Livros Técnicos e Científicos, 2008. ISBN: 9788521615958.
Norma Brasileira - ABNT NBR 6671 - Jul/1981 - Materiais Metálicos - Determinação da Dureza Rockwell.
Ensaios Mecânicos de Materiais Metálicos - Fundamentos Teóricos e Práticos Sérgio Augusto de Souza - Ed. Edgard Blucher Ltda - SP – 1982.
QUESTIONÁRIO
Cite algumas vantagens da utilização do método Rockwell em relação aos métodos anteriores.
R= Podemos citar como vantagens a medida direta do valor da dureza e o tempo gasto para realizarmos o teste, que foi bem menor do que o tempo gasto nos outros dois testes, (Vickers e Brinnel). O teste não é destrutivo, a peça pode ser usada depois de realizadas as medidas.
Como deve ser o procedimento para a escolha da escala adequada no método Rockwell.
R= Deve-se primeiro observar qual material será utilizado no teste de dureza e posteriormente a escolha deve-se seguir as orientações tabeladas.
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