EXERCÍCIOS e Resposta

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Prof. Msc. Marcos Dorigão Manfrinato
Fatec Sorocaba
EXERCÍCIOS DE DUREZA – LABORATÓRIO DE MATERIAIS I
1. Diferencie os ensaios de dureza Brinell, Rockwell e Vickers quanto ao tipo de penetrador.
2. Os ensaios de dureza Brinell, Rockwell e Vickers baseiam-se nas características da impressão deixada na amostra pelo penetrador quando aplicada uma carga. Quais as características da impressão que são utilizadas em cada um dos ensaios para a obtenção do valor da dureza?
3. Faça um paralelo dos ensaios de dureza Brinell, Rockwell e Vickers quanto quanto às principais vantagens e limitações de cada um.
4. Quais são os principais requisitos a serem levados em conta para que o ensaio Brinell tenha validade?
5. Visando alcançar maior precisão nos resultados, como se escolhe o diâmetro da esfera para medidas de dureza pelo método Brinnel?
6. Como se escolhe o penetrador e a carga no ensaio Rockwell?
7. Qual a função da pré-carga no ensaio Rockwell?
8. Para quais materiais são recomendadas as escalas Rockwell C e B? Quais as cargas e tipos de penetradores que são usados nessas escalas?
9. Qual dos ensaios de dureza estudados que fornece maior rapidez nas medidas?
10. Qual dos ensaios de dureza estudados que fornece maior precisão nas medidas?
11. Qual dos ensaios de dureza estudados é o mais adequado para medir dureza de materiais extremamente duros?
12. Qual dos ensaios de dureza estudados é o mais adequado para medir dureza de materiais muito moles?
13. Qual dos ensaios de dureza estudados é o mais adequado para medir dureza de materiais muito frágeis, como o vidro?
14. Qual dos ensaios de dureza estudados é o mais adequado para medir dureza de revestimentos e de superfícies tratadas termicamente?
15. Quais são os principais ensaios utilizados para medir microdureza?
16. De exemplos de casos que são recomendados realizar ensaio microdureza em vez de dureza normal?
17. Quais os principais cuidados que se deve ter no procedimento de medida de dureza de um material de dureza desconhecida?
18. Em relação à todos os ensaios de dureza estudados quais os principais cuidados a serem considerados na distância entre uma impressão e outra e da distância da impressão à borda?
19. Especifique um ensaio de dureza para cada um dos casos abaixo:
- Aço de alto teor de carbono temperado:
- Ferro fundido cinzento (apresenta grafita precipitada): 
- Lâmina de metal não-ferroso: 
- Camada Cementada de um dente de engrenagem: 
- Uma única fase de uma liga metálica polifásica:
20. Um aço carbono apresenta uma dureza igual a 65HB. Estimar o limite de resistência à tração desse aço.
21 – Uma empresa adquiriu um lote de chapas de aço carbono com as seguintes especificações: espessura de 4 mm e dureza Brinell de 180, sabendo que a relação de P/D2 de 30 foi utilizada para a determinação deste valor. Para comprovar a veracidade da dureza fornecida, a empresa reproduziu o ensaio, utilizando como endentador esfera de aço de 10 mm, único tipo de endentador disponível no laboratório de ensaios mecânicos. Determine se a chapa pode ser ensaiada utilizando o durômetro da empresa. Justifique sua resposta. 
Observação: A espessura mínima de um corpo de prova ensaiado pelo método Brinell é indicado em normas técnicas de método de ensaio. No caso da norma brasileira, a espessura mínima do material ensaiado deve ser de 17 vezes a profundidade da calota. Com esta norma, determina-se o diâmetro da esfera em função da espessura do corpo de prova a ser ensaiado.
22 – Após realizar o ensaio de dureza Rockwell no material, obteve-se o resultado, conforme ilustra o mostrador. O ensaio foi realizado utilizando endentador de diamante com carga de 150Kgf. Determine a dureza do material.
23 – Uma empresa adquiriu um material com as seguintes especificações: 46 HRB. Quais as condições do ensaio para confirmar se o material está de acordo com as especificações?
24 – Qual seria o valor da profundidade de penetração aproximada que seria atingida ao ensaiar um material com dureza de 40 HRC? Para tanto, utilize os dados abaixo:
	Penetrador de Diamante:
HR normal: P=0,002x(110-HR)
HR superficial: P=0,001x(100-HR)
	Penetrador Esférico:
HR normal: P=0,002x(130-HR)
HR superficial: P=0,001x(100-HR)
25 – Após a realização de um ensaio de dureza utilizando uma carga de 80 kgf, obteve-se a deformação apresentada na Figura abaixo. Determine a dureza do material.
26- A dureza é uma propriedade intrínseca do material e pode ser avaliada por meio de vários métodos, entre os quais a dureza Vickers (HV). Nesse método, utiliza-se um penetrador piramidal de base quadrada de diamante, que é comprimida com uma força F contra a superfície do material sob análise. O método baseia-se no princípio de que as impressões provocadas pelo penetrador na amostra possuem similaridade geométrica, independente da carga (força) aplicada, e a profundidade de penetração é uma função da dureza do material avaliado. A figura abaixo ilustra a impressão típica obtida na amostra utilizando-se esse método.
Na figura, d1 e d2 são as diagonais da impressão deixada na amostra. Dessa forma, a dureza Vickers (HV) é calculada pela equação:
em que
Nessa situação, se a intensidade da força (F) aplicada ao penetrador contra a superfície do corpo sob análise for
(a) duplicada, o valor da impressão (d) provocada pelo penetrador dobrará.
(b) quadruplicada, o valor da impressão (d) provocada pelo penetrador dobrará.
(c) aumentada, o valor da impressão (d) provocada pelo penetrador será mantido, pois a dureza do material é uma propriedade intrínseca.
(d) dobrada, o valor da impressão (d) provocada pelo penetrador será a metade do valor anterior.
(e) quadruplicada, o valor da impressão (d) provocada pelo penetrador será um quarto do valor anterior.
27- Para controlar o processo de fabricação mecânica, faz-se necessário identificar, selecionar e muitas vezes comparar os materiais utilizados. Os ensaios mecânicos de dureza são bastante úteis para esta finalidade. O ensaio de dureza por penetração Rockwell (HR) se destaca porque
(a) A é livre de pré-carga e próprio para ser utilizado na linha de produção. 
(b) tem escala contínua de dureza e deixa marcas muito pequenas no material ensaiado. 
(c) é simples e adequado para verificar a dureza de matérias de estruturas não uniformes. 
(d) é um método de medição direta e as superfícies dos materiais a serem ensaiados não necessitam de polimento. 
(e) é livre de erros humanos e o valor obtido de dureza pode ser relacionado com a resistência à tração do material utilizado.
Resposta : 
1R:R: Brinell : usa penetrador Esférico durante um certo tempo t, quando aplicado uma força “F”.
Rockwell: Utiliza dois penetradores: penetrador cônico de diamante e esfera de aço temperado polido.
Vickers: Utiliza um penetrador de diamante em forma de pirâmide quadrangular com ângulo entre as faces de 136°.
2R: Brinell : É uma forma é de uma esfera, na qual o diâmetro da esfera da impressão é a media de duas leituras tomadas em ângulo reto.
Rockwell: A forma da impressão pode ser de uma esfera ou de um cone.
Vickers: A forma da impressão é de um losango retangular.
3:R:: Brinell – é considerado ensaio destrutivo, indicando para microestrutura não uniforme, não recomendado para peças que sofrem cementação, é único ensaio aplicado em ferro fundido, e não recomendado com materiais de tratamento superficiais.
Rocwell- também considerado como ensaio destrutivo, não pode ocorrer impacto no momento da medida deve-se realizar o ensaio em Materiais desconhecido partindo da escala mais alta para evitar danos ao penetrar, seguindo posteriormente de escala mais baixas, vantagem : rapidez, exatidão, materiais duros, pequena impressão.
Vickers- aplicável matérias muito finos pequenos e irregulares, tem escala única da dureza.
4R:: Brinell – é considerado ensaio destrutivo, indicando para microestrutura não uniforme, não recomendado para peças que sofrem cementação, é único ensaio aplicado em ferro fundido, e não recomendado com materiais de tratamento superficiais.
5R:R: O
diâmetro é escolhido de acordo com o material devendo tais paramentos serem adequados ao tamanho, espessura e espessura interna do corpo de prova normalmente utiliza-se com mais frenquencia as esferas com 10mm de diâmetro para aço e geral.
6R:através da dureza geral e do material escolhido.
7R:A função da pré carga é eliminar a ação de eventuais defeitos superficiais, ajudar na fixação do corpo de prova além de causar pequena deformação permanente, eliminando erros devido a deformação elástica
8R:escala B: Lisa de cobre, aços moles, ligas de alumínio, ferro maleável etc..
Escala C: aço, fofo maleável, perlitico, aço enfurecido e outros.
Materiais duro HRB= 100
9R: Ensaio Rocwell.
10R: Ensaio Vickers
11R:Ensaio Brinell
12R:Ensaio Rocwell escala B
13:R: Ensaio Knoop 
14 R: : Ensaio Brinell
15 R:Ensaio Vickers e Knoop
16R:caladas superficiais, folhas finas , arames, fases microscopia zonas termicamente afetadas por solda.
17R:Ao medir a dureza de um material desconhecido ,deve-se primeiro tentar uma escala mais alta para evitar danos ao penetra dor.
18R:Brinell - distancia entre centros de impressão 4d da calota para ferrosos e 6d da calota para outros materiais distância da borda 2,5d da calota. Rockwell – Penetrador de diamante e : comum [p = (100 - HR). 0,002], superfície e [p 100- HR). 0,001], penetrador esférico : comum [p = (100 - HR). 0,002], superficial [p = (130 - - HR). 0,001] 
19 R:
a) Ensaio Rockwel
 B) Ensaio Brinell
C) Ensaio Vickers
D)Ensaio Rockwel
20 R:
21 )R:
22) R:
23R:
 24R:A profundidade aproximada de penetração que será atingida
ao ensaiar um material com dureza estimada de 40HRC é de 0,12 mm.
 Consultando as tabelas com as escalas de Dureza Rockwell, ficamos sabendo que a escala C se refere à dureza Rockwell normal e que esta escala utiliza penetrador de diamante. O passo seguinte foi escolher a fórmula: P = 0,002 ´ (100 - HR) e fazer as contas.
25R:
26: Letra ( B)
27: Letra (D)
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