A capacidade de um material metálico resistir à indentação da superfície por objetos duros é chamada de dureza. De acordo com diferentes métodos de teste e âmbito de aplicação, a dureza pode ser dividida em dureza Brinell, dureza Rockwell, dureza Vickers, dureza Shore, microdureza e dureza em alta temperatura. Existem três durezas comumente usadas para tubos: dureza Brinell, dureza Rockwell e dureza Vickers.
A. Dureza Brinell (HB)
Utilize uma esfera de aço ou de carboneto de um determinado diâmetro para pressionar a superfície da amostra com a força de teste especificada (F). Após o tempo de aplicação da força, remova a pressão e meça o diâmetro da indentação (L) na superfície da amostra. O valor da dureza Brinell é o quociente obtido pela divisão da força de teste pela área da superfície da esfera indentada. Expressa-se em HBS (esfera de aço), com unidade de N/mm² (MPa).
A fórmula de cálculo é:
Na fórmula: F – a força de teste pressionada na superfície da amostra de metal, em N;
D – Diâmetro da esfera de aço para o teste, em mm;
d – diâmetro médio da indentação, em mm.
A medição da dureza Brinell é mais precisa e confiável, mas, em geral, o método HBS é adequado apenas para materiais metálicos com dureza inferior a 450 N/mm² (MPa), não sendo indicado para aços mais duros ou chapas mais finas. Entre os padrões para tubos de aço, a dureza Brinell é a mais utilizada. O diâmetro da indentação (d) é frequentemente usado para expressar a dureza do material, sendo intuitivo e prático.
Exemplo: 120HBS10/1000130: Significa que o valor da dureza Brinell medido usando uma esfera de aço de 10 mm de diâmetro sob uma força de teste de 1000 kgf (9,807 kN) durante 30 s (segundos) é de 120 N/mm² (MPa).
B. Dureza Rockwell (HR)
O teste de dureza Rockwell, assim como o teste de dureza Brinell, é um método de ensaio por indentação. A diferença reside na medição da profundidade da indentação. Ou seja, sob a ação sequencial da força de ensaio inicial (Fo) e da força de ensaio total (F), o indentador (cone ou esfera de aço de um laminador) é pressionado contra a superfície da amostra. Após um tempo de pressão especificado, a força de ensaio é removida. O incremento da profundidade residual da indentação (e) é utilizado para calcular o valor da dureza. Seu valor é um número numérico, representado pelo símbolo HR, e as escalas utilizadas incluem 9 graus: A, B, C, D, E, F, G, H e K. Dentre eles, as escalas mais comumente utilizadas para ensaios de dureza de aço são geralmente A, B e C, ou seja, HRA, HRB e HRC.
O valor da dureza é calculado utilizando a seguinte fórmula:
Ao realizar testes com as escalas A e C, HR=100-e
Ao testar com a escala B, HR=130-e
Na fórmula, e – o incremento residual da profundidade de indentação – é expresso na unidade especificada de 0,002 mm, ou seja, quando o deslocamento axial do indentador é de uma unidade (0,002 mm), isso equivale a uma variação de um ponto na dureza Rockwell. Quanto maior o valor de e, menor a dureza do metal, e vice-versa.
O âmbito de aplicação das três escalas acima é o seguinte:
HRA (indentador de cone de diamante) 20-88
HRC (indentador de cone de diamante) 20-70
HRB (indentador de esfera de aço com diâmetro de 1,588 mm) 20-100
O teste de dureza Rockwell é um método amplamente utilizado atualmente, sendo a unidade HRC a segunda mais comum em normas para tubos de aço, atrás apenas da dureza Brinell (HB). A dureza Rockwell permite medir a dureza de materiais metálicos, desde extremamente macios até extremamente duros. Ela compensa as limitações do método Brinell, sendo mais simples e permitindo a leitura direta do valor da dureza no mostrador do durômetro. No entanto, devido à pequena indentação, a precisão do valor obtido pelo método Brinell não é a mesma.
C. Dureza Vickers (HV)
O teste de dureza Vickers também é um método de teste de indentação. Ele consiste em pressionar um penetrador de diamante piramidal quadrado com um ângulo interno de 1360° entre as superfícies opostas contra a superfície de teste, aplicando uma força de teste selecionada (F), e removê-lo após o tempo de aplicação da força especificado. A força é então medida, assim como o comprimento das duas diagonais da indentação.
O valor da dureza Vickers é o quociente da força de teste dividida pela área da superfície de indentação. Sua fórmula de cálculo é:
Na fórmula: HV – símbolo de dureza Vickers, N/mm2 (MPa);
Força de teste F, N;
d – a média aritmética das duas diagonais da indentação, em mm.
A força de teste F usada na dureza Vickers é de 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) e outros seis níveis. O valor da dureza pode ser medido na faixa de 5 a 1000 HV.
Exemplo de método de expressão: 640HV30/20 significa que o valor da dureza Vickers medido com uma força de teste de 30Hgf (294,2N) durante 20S (segundos) é 640N/mm2 (MPa).
O método de dureza Vickers pode ser usado para determinar a dureza de materiais metálicos muito finos e camadas superficiais. Ele possui as principais vantagens dos métodos Brinell e Rockwell e supera suas principais desvantagens, mas não é tão simples quanto o método Rockwell. O método Vickers é raramente utilizado em normas para tubos de aço.
Data da publicação: 03/04/2024
