Ensaio de Dureza

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Ensaio de Dureza (hardness)
Nome: Victor Augusto Ribeiro Nogueira RA: C9320C4 TURMA: EM6P07
Definição de Dureza Geral
Introdução
A dureza é uma característica de um material, que permite analisar a resistência em que um material apresenta ao ser penetrado por outro corpo. Essa característica é determinada com o auxílio de maquinas especificas para medição de dureza, existindo vários tipos de métodos e escalas.
	Dureza
	Materiais
	Brinell
	Metais
	Rockwell
	Metais
	Meyer
	Metais
	Vickers
	Metais, Cerâmicas
	Knoop
	Metais, Cerâmicas
	Shore
	Polímeros, Elastômeros, Borrachas
	Barcol
	Alumínio, Borrachas, Couro, Resinas
	IRHD
	Borrachas
A dureza de um material em sua maioria é utilizada para aprimorar um produto de forma que atenda às necessidades de um projeto, um processo mecânico, uma melhoria na metalurgia em geral, etc. Assim mantendo o controle de qualidade do produto que vai ser produzido.
Tipos de Ensaio de Dureza Mais Utilizados 
· Brinell
Essa escala de dureza é medida através da penetração de uma esfera de aço endurecido ou metal duro com 10 mm de diâmetro e com uma carga que varia para cada material, sendo de 3000 kgf para materiais mais duros e de 1500 kgf a 500 kgf para materiais mais moles. Esta carga é aplicada normalmente por 15 a 30 segundos no material.
https://www.youtube.com/watch?v=ZMXHCgwmhD8
Resultando na equação:
A esfera do teste de dureza Brinell abrange uma área maior material assim provocando uma endentação mais profunda e mais larga. Deste modo o teste se torna mais preciso, sendo o melhor para medições de macro dureza.
· Rockwell (HR)
Este é um dos principais testes de dureza onde ocorre a endentação de um cone de diamante ou aço endurecido. Para ocorrer o teste primeiro é aplicado uma pré-carga chamada de F0 normalmente de 10 kgf, depois que essa medida se estabilizar a escala é levada ao zero, onde uma segunda carga é aplicada aumentando a penetração, (o valor da carga será especifico para o material sendo testado) depois de estabilizar novamente a segunda é removida mantendo a pré-carga, essa remoção resulta em uma recuperação parcial. Esse aumento da profundidade após a pré-carga e a remoção dela é utilizada como valor para calcular a dureza Rockwell.
https://www.cursosguru.com.br/como-acontece-o-ensaio-de-dureza-rockwell/
Resultando na equação:
· Janka
Este teste é utilizado para a medição de dureza para madeiras. Ele foi desenvolvido pela modificação do teste de dureza Brinell, e foi criado pelo austríaco Gabriel Janka (1864 - 1932).
Classificação Estrutural dos Aços
· Perlíticos
São aços de boa usinabilidade e sensíveis a tratamentos térmicos, apresentam no máximo 5% de liga de ferro e são formados pela ferrita que é mole e pela cementita que é dura, a dureza desse material vai ser determinada pelo tamanho das lamelas de perlita. 
· Austeníticos
É um material de característica dúctil, não magnética, resistente ao calor e de estrutura CFC. Ele mantém a estrutura em temperatura ambiente devido aos elevados níveis de Ni, Mn e Co.
 
· Ferríticos
Este aço não reage a têmpera por ter um baixo nível de carbono, alto nível de elementos de liga Cr, W e Si. Tem como características uma estrutura CCC, é mole e magnética.
· Martensíticos
Tem como características uma estrutura tetragonal, é duro e frágil tendo uma baixa usinabilidade. Apresenta mais de 5% de elementos de liga.
· Cementita
Muito utilizado na metalurgia e classificado como uma cerâmica é um material duro e quebradiço conhecido também como carboneto de ferro, sua fórmula é Fe3C onde contém 6,67% de carbono e 93,33% de ferro. É formado por uma estrutura cristalina ortorrômbica e é possível obtê-lo através do derretimento do ferro fundido branco.
· Bainita
É um material obtido através do resfriamento da austenita em torno de 200 a 400 °C, e assim mantida.
Bainita inferior: tem características similares as da bainita superior, a diferença está na precipitação da cementita no interior das ferritas. Obtido por volta de 300 a 540 °C.
Bainita superior: a estrutura da bainita é composta de pequenas ripas de ferrita agrupadas formando feixes de forma onde todas estão paralelas. Obtido por volta de 200 a 300 °C.
Tipos de Tratamento Térmico
· Recozimento
É o tratamento térmico em que o aço é aquecido até sua temperatura crítica (723°C) e mantido nessa temperatura por um certo tempo e logo depois resfriado lentamente no próprio forno. Ele serve para diminuir a dureza, aumentar a ductilidade, remover tenções e eliminar efeitos de qualquer outro tratamento mecânico ou térmico.
· Normalização
Este tratamento tem como objetivo diminuir a granulação do aço assim refinar a estrutura do material, com esse processo o material ganha uma maior usinabilidade. Primeiro é feito o aquecimento até 900 °C e depois resfriada até 600 °C, nesta alteração de temperatura ocorre a transformação da austenita para perlita e ferrita.
· Revenimento
O revenimento é utilizado para diminuir a dureza de um aço após a têmpera com o objetivo de torná-lo menos quebradiço. Neste processo ocorre o reaquecimento do aço em linhas abaixo da sua transformação da estrutura martensítica.
· Têmpera
Este processo tem como objetivo aumentar a dureza e resistência do aço. A têmpera é feita primeira pelo aquecimento do aço acima da sua linha critica (727 °C), onde o aço obtém seu melhor arranjo dos cristais, e logo depois submetido a um resfriamento rápido.
· Nitretação
A nitretação é um processo termoquímico que utiliza o nitrogênio em temperaturas de 500 a 590 °C, para alterar a composição de uma camada superficial do aço com o objetivo de aumentar a dureza e tornar o material mais resistente a atritos e altas temperaturas.
· Esferoidização
Este tratamento tem por objetivo alterar a distribuição dos carbonetos na microestrutura, ele diminui a dureza de aços com alto teor de carbono melhorando sua usinabilidade. Este processo submete o aço a diversos níveis de aquecimento e resfriamento acima e abaixo do limite inferior a zona crítica. 
Diagrama TTT (Tempo, Temperatura e Transformação)
O diagrama tempo, temperatura	e transformação é utilizado para auxiliar metalurgistas no controle dos processos de tratamento térmico, mostrando o que acontece com o aço em diversas temperaturas abaixo de 723°C e sua reação quando submetido a diversos tipos de resfriamento a determinada velocidade até que se tenha a transformação isotérmica da austenita em perlita.
Na figura abaixo podemos observar a curva que mostra a mudança do aço quando submetido a uma temperatura a um determinado tempo.
		
https://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6439-transformacoes#.W5sF1qb26Uk								
Reação Eutética
A reação eutética é a transformação isotérmica de uma fase líquida para duas fases sólidas misturadas durante a solidificação em uma reação inversa da fusão, por meio de um resfriamento.
https://slideplayer.com.br/slide/2321794/
Reação Eutetóide
A reação eutetóide é a transformação isotérmica de uma fase sólida em duas fases sólidas durante um resfriamento.
https://slideplayer.com.br/slide/49287/
Ensaio de Dureza
Ensaio
Neste ensaio não destrutivo observamos as mudanças das propriedades de dureza do aço 1020 quando colocado na mufla a 400 °C e retirado a 800 °C, e depois submetido a 4 tipos de resfriamento, sendo eles por agua, óleo mineral, cal e ar.
Primeiro fizemos a medição da dureza antes da têmpera, utilizando uma máquina específica, que trabalha por escala Rockwell (HR).
Etapas da Medição
Aproximamos a peça da ponta de diamante e aplicamos uma pré-carga de aproximadamente 10 kgf, esperamos alguns segundos até que a máquina estabilizasse e logo depois levamos o ponteiro no marco zero da graduação, em seguida regule a máquina para uma pressão de 100 kgf e puxamos a alavanca lateral para aplicar a carga, esperamosalguns segundos e voltamos a alavanca para o ponto inicial mantendo sempre a pré-carga, assim observamos a graduação e obtivemos a medida. Repetimos este processo 10 vezes para cada medição.
· Medição antes da têmpera.
	1
	17HRC
	6
	18.5HRC
	2
	24HRC
	7
	20HRC
	3
	20HRC
	8
	22HRC
	4
	21HRC
	9
	19HRC
	5
	22HRC
	10
	19HRC
· Após resfriamento por agua.
	1
	33HRC
	6
	32HRC
	2
	33HRC
	7
	35HRC
	3
	29HRC
	8
	33HRC
	4
	31HRC
	9
	31HRC
	5
	33HRC
	10
	33HRC
· Após resfriamento por óleo mineral.
	1
	25HRC
	6
	27HRC
	2
	28HRC
	7
	28HRC
	3
	20HRC
	8
	26.5HRC
	4
	27HRC
	9
	26HRC
	5
	24HRC
	10
	27.5HRC
· Após resfriamento por cal.
	1
	20HRC
	6
	18HRC
	2
	17HRC
	7
	17HRC
	3
	18HRC
	8
	19HRC
	4
	13HRC
	9
	18.5HRC
	5
	19HRC
	10
	19HRC
· Após resfriamento por ar.
	1
	17HRC
	6
	24HRC
	2
	22HRC
	7
	22HRC
	3
	21HRC
	8
	21HRC
	4
	24HRC
	9
	22HRC
	5
	23HRC
	10
	22HRC
Analise 
Depois de todas as medições analisamos que cada processo de resfriamento apresenta resultados diferentes.
Resfriamento por agua: De todos os resfriamentos o processo que utilizou agua foi o que teve o maior aumento na dureza com medidas muito próximas e desvio pequeno.
Resfriamento por óleo mineral: Foi o segundo processo que mais aumentou a dureza, só que com medidas oscilando e com desvio maior.
Resfriamento por cal: Este processo foi o único que apresentou uma pequena redução na dureza com medidas próximas.
Resfriamento por ar: O processo de ar foi o que menos aumentou a dureza com oscilação alta nas medidas, mas quase mantendo o mesmo valor antes da amostra ir para mufla.
Conclusão
Tendo em vista os aspectos observados concluímos que o ciclo de tratamento térmico que aquece e resfria a peça com o tempo e temperatura específica é capaz de controlar características e propriedades físicas e mecânicas do aço como por exemplo a dureza, usinabilidade e ductilidade sem que se mude sua forma, tendo assim várias utilidades no meio da metalurgia e indústria. Desta forma agregamos mais uma vez ao nosso conhecimento tendo em mente os processos de tratamento térmico como algo fundamental na ciência dos materiais.
Bibliografia 
· https://www.cimm.com.br/portal/
· https://www.manufacturingterms.com/
· http://www.cienciadosmateriais.org/
· https://www.cursosguru.com.br/