Ensaios de dureza

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FACEG - FACULDADE EVANGÉLICA DE GOIANÉSIA
ENGENHARIA CIVIL
HIGOR FRANK SILVA MACHADO
SAMUEL SANTOS MOREIRA
MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL
GOIANÉSIA-GO
2017
6
ENSAIOS DE DUREZA
Trabalho apresentado como parte dos critérios de avaliação da disciplina Materiais de Construção Civil, 5° período de Engenharia Civil. 
Orientador: Welinton Rosa da Silva.
GOIANÉSIA-GO
2017
Ensaio de Dureza Rockwell
Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita. A leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina de ensaio, de acordo com uma escala pré-determinada, adequada à faixa de dureza do material. Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de conicidade). Quando se utiliza o penetrador cônico de diamante, deve-se fazer a leitura do resultado na escala externa do mostrador, de cor preta. Ao se usar o penetrador esférico, faz-se a leitura do resultado na escala vermelha. Nos equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada a escala a ser usada, o valor é dado diretamente na escala determinada. O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell. Este valor corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraídas a recuperação elástica do material, após a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicação da pré-carga. Em outras palavras: a profundidade da impressão produzida pela carga maior é a base de medida do ensaio Rockwell. 
Ensaio de Dureza Brinell
O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de diâmetro d. A dureza Brinell é representada pelas letras HB. Esta representação vem do inglês Hardness Brinell, que quer dizer dureza Brinell. 
Devido à dificuldade técnica de medição da profundidade (p), que é um valor muito pequeno, utiliza-se uma relação matemática entre a profundidade (p) e o diâmetro da calota (d) para chegar à fórmula matemática que permite o cálculo da dureza HB, representada a seguir:
 
EXEMPLO: Uma amostra foi submetida a um ensaio de dureza Brinell no qual se usou uma esfera de 2,5 mm de diâmetro e aplicou-se uma carga de 187,5 kgf. As medidas dos diâmetros de impressão foram de 1 mm. Qual a dureza do material ensaiado?
Ensaio de Dureza Knoop
O método Knoop é utilizado para a medição de dureza sobre áreas muito pequenas, micro dureza, na qual um penetrador de diamante, com formato piramidal, é pressionado contra uma superfície devidamente polida.
A dureza Knoop é dada pela fórmula:
 
Onde:
P = é a carga aplicada em kgf.
A = é a área superficial de impressão em mm2.
L = é o comprimento da impressão (em mm) ao longo do maior eixo.
Cp = é um fator de correção relacionado ao formato do penetrador (idealmente 0,070279).
A carga aplicada fica entorno de 1 e 1.000g e a impressão é medida sob microscópio.
Ensaio de Dureza Vickers
O teste de dureza Vickers consiste em endentar o material sob teste com um endentado de diamante, na forma de uma pirâmide reta de base quadrada e um ângulo de 1360 entre as faces opostas, utilizando uma carga de 1 a 100 kgf.
A carga plena é aplicada normalmente durante um tempo de 10 a 15 segundos. As duas diagonais da endentação deixadas na superfície do material depois da remoção da carga são medidas usando-se um microscópio. Com os valores lidos calcula-se a média aritmética. A seguir calcula-se a área da superfície inclinada da endentação. A dureza Vickers é o quociente obtido dividindo a carga (em kgf) pela área da endentação. A dureza Vickers HV é dada por:
 
Onde:
F = é a carga em kgf.
d = é a média aritmética entre as duas diagonais, d1 e d2 em mm.
HV = é a dureza Vickers.
O método é baseado no princípio de que as impressões provocadas pelo penetrador possuem similaridade geométrica, independentemente da carga aplicada. Assim, cargas de diversas magnitudes são aplicadas na superfície plana da amostra, dependendo da dureza a ser medida. O Número Vickers (HV) é então determinado pela razão entre a carga (kgf) e a área superficial da impressão (mm²). 
A grande vantagem deste método é a pequena impressão deixada, sendo que este procedimento é utilizado em ensaios de micro e nano-dureza, na qual é possível analisar cerâmicas e finíssimas camadas de revestimento. As desvantagens são a necessidade de preparar a amostra previamente e o uso de um microscópio adequado.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Dureza Rockwel. http://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa12.pdf <01/09/2017>.
Dureza Brinell. http://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa11.pdf <01/09/2017>.
Dureza Knoop. https://pt.wikipedia.org/wiki/Dureza_Knoop <01/09/2017>.
Dureza Vickers. http://essel.com.br/cursos/material/01/EnsaioMateriais/ensa13.pdf <01/09/2017>.