{"id":1238,"date":"2024-11-19T18:24:14","date_gmt":"2024-11-19T10:24:14","guid":{"rendered":"https:\/\/chiggofactory.com\/?p=1238"},"modified":"2024-12-06T15:59:29","modified_gmt":"2024-12-06T07:59:29","slug":"everything-you-need-to-know-about-material-hardness","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/chiggofactory.com\/pt\/everything-you-need-to-know-about-material-hardness\/","title":{"rendered":"Tudo o que voc\u00ea precisa saber sobre dureza de materiais"},"content":{"rendered":"\n
A dureza do material \u00e9 uma propriedade essencial que indica qu\u00e3o bem um material pode suportar for\u00e7as mec\u00e2nicas sem sofrer deforma\u00e7\u00f5es significativas. \u00c9 um atributo cr\u00edtico na fabrica\u00e7\u00e3o e na engenharia, afetando n\u00e3o apenas o desempenho e a vida \u00fatil dos produtos, mas tamb\u00e9m influenciando diretamente a efici\u00eancia do processo de produ\u00e7\u00e3o e a qualidade dos produtos finais. Neste artigo, examinaremos mais de perto o que \u00e9 a dureza do material e como ela \u00e9 medida.<\/p>\n\n\n\n
O que \u00e9 dureza do material?<\/h2>\n\n\n\n
A dureza do material refere-se \u00e0 capacidade de um material resistir \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o pl\u00e1stica localizada (deforma\u00e7\u00e3o permanente). Em outras palavras, mede a resist\u00eancia de um material \u00e0s mudan\u00e7as de forma na presen\u00e7a de for\u00e7as externas, como arranh\u00f5es, indenta\u00e7\u00f5es e abras\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
Conforme mostrado no diagrama abaixo, a maioria dos materiais pl\u00e1sticos tem menor dureza, embora seja extremamente dif\u00edcil amassar ou arranhar um diamante. A maioria dos outros materiais fica em algum ponto intermedi\u00e1rio.<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
A dureza pode ser facilmente confundida com outras propriedades do material, como tenacidade e resist\u00eancia, mas pertence a tr\u00eas propriedades diferentes de um material. Especificamente, a dureza significa a resist\u00eancia da superf\u00edcie \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o e ao desgaste, enquanto a tenacidade se refere \u00e0 capacidade de um material de absorver energia e deformar-se plasticamente sem fraturar, e a resist\u00eancia diz respeito \u00e0 capacidade geral do material de suportar for\u00e7as de tra\u00e7\u00e3o, compress\u00e3o e flex\u00e3o. Uma maneira simples de distinguir essas propriedades \u00e9 lembrar que a dureza diz respeito \u00e0 resist\u00eancia superficial, a tenacidade diz respeito \u00e0 absor\u00e7\u00e3o de energia e \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o e a resist\u00eancia diz respeito \u00e0 capacidade geral de suporte de carga.<\/p>\n\n\n\n
Ao mesmo tempo, essas propriedades est\u00e3o interligadas. Por exemplo, materiais com alta dureza normalmente apresentam melhor resist\u00eancia ao desgaste, o que significa que o uso de materiais mais duros pode reduzir o desgaste das pe\u00e7as e prolongar significativamente a vida \u00fatil dos componentes. A dureza tamb\u00e9m est\u00e1 intimamente relacionada \u00e0 capacidade do material de resistir \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o e \u00e0 fratura. Geralmente, materiais com alta dureza tamb\u00e9m apresentam maior resist\u00eancia \u00e0 tra\u00e7\u00e3o e compress\u00e3o, que s\u00e3o frequentemente usados \u200b\u200bem muitas aplica\u00e7\u00f5es de engenharia para garantir estabilidade estrutural e seguran\u00e7a. No entanto, \u00e9 importante notar que materiais com alta dureza podem ser mais fr\u00e1geis e ter menor tenacidade, enquanto materiais com alta tenacidade podem ter menor dureza.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Tipos de dureza<\/h2>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Depois de compreender a defini\u00e7\u00e3o de dureza, mal podemos esperar para esclarecer como ela entra em a\u00e7\u00e3o. Agora, vamos explorar os tr\u00eas tipos principais: dureza de indenta\u00e7\u00e3o, dureza de risco e dureza de rebote.<\/p>\n\n\n\n
Dureza de Indenta\u00e7\u00e3o<\/h3>\n\n\n\n
A dureza de indenta\u00e7\u00e3o refere-se \u00e0 resist\u00eancia de um material \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o permanente quando submetido a uma carga cont\u00ednua, que \u00e9 a forma de carga mais comum aplicada aos metais. Portanto, ao discutir dureza, geralmente indica dureza de indenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n
\u00c9 comumente avaliado por meio de testes que medem a profundidade ou o tamanho de uma marca deixada por um objeto duro sob uma for\u00e7a espec\u00edfica. Os m\u00e9todos mais amplamente utilizados para medir a dureza de indenta\u00e7\u00e3o incluem testes de dureza Rockwell, Brinell e Vickers.<\/p>\n\n\n\n
Dureza de arranh\u00f5es<\/h3>\n\n\n\n
A dureza a arranh\u00f5es descreve a capacidade de um material de resistir a arranh\u00f5es em sua superf\u00edcie devido ao contato com outro metal. Normalmente \u00e9 medido usando o teste de dureza Mohs, que \u00e9 usado principalmente para testar a dureza de materiais fr\u00e1geis, como minerais e cer\u00e2micas.<\/p>\n\n\n\n
Dureza de recupera\u00e7\u00e3o<\/h3>\n\n\n\n
A dureza de rebote, tamb\u00e9m conhecida como dureza din\u00e2mica, est\u00e1 relacionada \u00e0 elasticidade de um material e descreve sua capacidade de absorver energia no momento do impacto e devolv\u00ea-la ao penetrador.<\/p>\n\n\n\n
A dureza de rebote \u00e9 avaliada medindo a altura em que um martelo padr\u00e3o rebate na superf\u00edcie do material. O testador de dureza Leeb (dureza Leeb) \u00e9 um instrumento baseado no princ\u00edpio da dureza de rebote.<\/p>\n\n\n\n
Como a dureza do material pode ser medida?<\/h2>\n\n\n\n
Cada tipo de dureza fornece uma perspectiva diferente sobre a resist\u00eancia de um material \u00e0 deforma\u00e7\u00e3o e ao desgaste e pode ser medida usando v\u00e1rios m\u00e9todos e escalas. Antes de entrarmos nos m\u00e9todos de medi\u00e7\u00e3o, vamos primeiro ter uma compreens\u00e3o geral das unidades de dureza.<\/p>\n\n\n\n
Diferentes unidades de dureza<\/h3>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Conforme mostrado na tabela acima, vemos v\u00e1rias designa\u00e7\u00f5es de dureza como \u201cHV\u201d, \u201cHB\u201d e \u201cHRB\u201d. O que eles significam? Os pr\u00f3prios valores de dureza n\u00e3o possuem unidades f\u00edsicas tradicionais como newtons ou pascais. Em vez disso, eles s\u00e3o fornecidos com designa\u00e7\u00f5es de m\u00e9todos de teste (como HV ou HB), que servem efetivamente como suas \u201cunidades\u201d no uso pr\u00e1tico. Abaixo est\u00e3o as unidades comumente usadas para medi\u00e7\u00e3o de dureza:<\/p>\n\n\n\n
\n
HB: N\u00famero de dureza Brinell<\/li>\n\n\n\n
HRA, HRB, HRC, etc.: N\u00famero de dureza Rockwell<\/li>\n\n\n\n
HV: N\u00famero de dureza Vickers<\/li>\n\n\n\n
HLD, HLS, HLE, etc.: Valor de dureza Leeb<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
M\u00e9todos comuns para testar a dureza do material<\/h3>\n\n\n\n
Conforme mencionado anteriormente, a dureza reflete a capacidade de um material resistir a arranh\u00f5es, cortes ou desgaste em sua superf\u00edcie. Normalmente \u00e9 medido aplicando uma carga espec\u00edfica \u00e0 superf\u00edcie do material. Abaixo est\u00e3o os m\u00e9todos comuns para testar a dureza. Descrevemos os princ\u00edpios e caracter\u00edsticas prim\u00e1rias de cada m\u00e9todo, destacando as vantagens e limita\u00e7\u00f5es de cada m\u00e9todo na medi\u00e7\u00e3o de dureza.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo #1: Teste de Dureza Brinell<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
O teste de dureza Brinell envolve pressionar uma esfera de a\u00e7o duro ou metal duro, normalmente com 10 mm de di\u00e2metro, na superf\u00edcie do material sob uma carga espec\u00edfica, que varia dependendo do material que voc\u00ea vai testar. A carga padr\u00e3o \u00e9 de 3.000 kg (ou 29.420 N), geralmente aplicada a metais duros como ferro e a\u00e7o. Mas para materiais mais macios como cobre e lat\u00e3o, a carga aplicada \u00e9 de 500 kg (ou 4.905 N). Essa carga \u00e9 aplicada por um per\u00edodo de tempo predeterminado e depois removida. O di\u00e2metro da reentr\u00e2ncia deixada na superf\u00edcie do material \u00e9 medido por meio de um microsc\u00f3pio. O n\u00famero de dureza Brinell (HB) \u00e9 ent\u00e3o calculado usando a seguinte f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Onde,<\/em>F \u2013 a carga aplicada em quilogramas-for\u00e7a (kgf). No sistema SI, Newtons (N) s\u00e3o comumente usados \u200b\u200bcomo unidade de carga. Neste caso, HB tamb\u00e9m pode ser denotado como HBND<\/strong> \u2013 o di\u00e2metro da esfera, mmd<\/strong> \u2013 o di\u00e2metro do recuo, mm<\/p>\n\n\n\n
O teste de dureza Brinell \u00e9 comumente usado para testar materiais grandes ou espessos com dureza baixa a m\u00e9dia, como ferro fundido, a\u00e7o, metais n\u00e3o ferrosos e suas ligas. \u00c9 particularmente adequado para testar materiais com estruturas de gr\u00e3os grosseiros ou irregulares, uma vez que a grande indenta\u00e7\u00e3o elimina inconsist\u00eancias locais. O teste \u00e9 relativamente simples de executar e requer prepara\u00e7\u00e3o m\u00ednima da amostra. No entanto, o equipamento de teste \u00e9 geralmente volumoso e menos port\u00e1til em compara\u00e7\u00e3o com outros m\u00e9todos de teste de dureza, como testes de dureza Rockwell ou Vickers.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo #2: Teste de Dureza Rockwell<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Este m\u00e9todo de teste envolve primeiro pressionar um penetrador na superf\u00edcie do material sob uma pr\u00e9-carga (carga menor), normalmente 10 kgf, o que ajuda a assentar o penetrador e a eliminar quaisquer irregularidades da superf\u00edcie. Em seguida, \u00e9 aplicada uma carga maior adicional, com carga total (menor mais maior) variando de 60 a 150 kgf, dependendo da balan\u00e7a utilizada. Ap\u00f3s um tempo de espera especificado, a carga principal \u00e9 removida e a profundidade da indenta\u00e7\u00e3o \u00e9 medida enquanto ainda est\u00e1 sob a carga menor.<\/p>\n\n\n\n
O n\u00famero de dureza Rockwell pode ser lido usando diferentes escalas de dureza Rockwell, sendo as escalas A, B e C (HRA, HRB, HRC) as mais comumente usadas. Diferentes escalas s\u00e3o adequadas para v\u00e1rios tipos de materiais e faixas de dureza, cada uma usando diferentes cargas e tipos de penetrador. Por exemplo, para medir a dureza de a\u00e7os mais duros e ligas duras, \u00e9 utilizado um penetrador de cone de diamante com uma carga principal de at\u00e9 150 kgf, e o n\u00famero de dureza \u00e9 lido na escala \u201cC\u201d. Para materiais mais macios, como ligas de cobre, alum\u00ednio e a\u00e7os mais macios, normalmente \u00e9 usada uma esfera de a\u00e7o de 1\/16 polegada de di\u00e2metro com uma carga principal de at\u00e9 100 kgf, e o valor de dureza \u00e9 lido na escala \"B\".<\/p>\n\n\n\n
A f\u00f3rmula para a dureza Rockwell \u00e9:<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Onde,<\/em>N <\/strong>\u2013 fator de escala dependendo da escala usadas <\/strong>\u2013 fator de escala dependendo da escala usadad<\/strong> \u2013 profundidade da indenta\u00e7\u00e3o permanente em compara\u00e7\u00e3o com carga menor, mm<\/p>\n\n\n\n
Este m\u00e9todo \u00e9 r\u00e1pido e f\u00e1cil de executar, e os resultados de dureza podem ser lidos diretamente nas escalas de dureza Rockwell. H\u00e1 um total de 30 escalas dispon\u00edveis para testar diferentes materiais e faixas de dureza. Portanto, este m\u00e9todo \u00e9 comumente usado em controle de qualidade e testes de materiais em v\u00e1rios setores. No entanto, o teste Rockwell pode n\u00e3o ser ideal para materiais extremamente duros (por exemplo, cer\u00e2mica) ou materiais muito macios (por exemplo, borrachas).<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo #3: Teste de Dureza Vickers<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Este teste usa um penetrador em forma de pir\u00e2mide de diamante com base quadrada e um \u00e2ngulo de 136 graus entre faces opostas. O penetrador \u00e9 pressionado no material com uma carga espec\u00edfica e mantido por um determinado per\u00edodo. Ap\u00f3s o descarregamento, resta um recuo quadrado. Os comprimentos das duas diagonais da indenta\u00e7\u00e3o s\u00e3o medidos utilizando um microsc\u00f3pio ou outro equipamento de medi\u00e7\u00e3o de precis\u00e3o. Essas medi\u00e7\u00f5es s\u00e3o ent\u00e3o usadas para calcular o N\u00famero de Dureza Vickers (HV) usando a seguinte f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Onde,<\/em>F \u2013 a carga aplicada, kgfd<\/strong><\/em> \u2013 o comprimento m\u00e9dio das diagonais, mm<\/p>\n\n\n\n
O teste de dureza Vickers \u00e9 vers\u00e1til e pode ser usado para testar praticamente todos os materiais, desde metais muito macios at\u00e9 cer\u00e2micas extremamente duras. Fornece valores precisos de dureza e pode ser executado em \u00e1reas muito pequenas ou camadas finas. Al\u00e9m disso, o c\u00e1lculo do valor da dureza \u00e9 simples, uma vez que o mesmo penetrador de diamante \u00e9 usado para todos os materiais. No entanto, este m\u00e9todo de teste requer equipamento especializado, como um testador de microdureza e um microsc\u00f3pio de alta qualidade, que s\u00e3o caros. Al\u00e9m disso, medir as diagonais de indenta\u00e7\u00e3o \u00e9 demorado, especialmente para testes m\u00faltiplos.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo #4: Teste de Dureza Mohs<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
O teste de dureza Mohs \u00e9 um teste de arranh\u00e3o. \u00c9 um m\u00e9todo qualitativo que compara a resist\u00eancia de um material ao risco de minerais de dureza conhecida numa escala de 1 (mais macio) a 10 (mais duro). O talco \u00e9 o mais macio (1) e o diamante \u00e9 o mais duro (10).<\/p>\n\n\n\n
Este m\u00e9todo \u00e9 simples e r\u00e1pido de executar, sem a necessidade de equipamentos sofisticados. \u00c9 muito \u00fatil para trabalhos de campo e identifica\u00e7\u00e3o r\u00e1pida de minerais e outros materiais. No entanto, fornece apenas valores relativos de dureza e depende da habilidade e experi\u00eancia do operador.<\/p>\n\n\n\n
Os testes de arranh\u00f5es modernos evolu\u00edram do simples teste de dureza de Mohs para m\u00e9todos mais sofisticados que geralmente usam equipamentos precisos, como penetradores de diamante e mecanismos de carregamento controlado, para fornecer medi\u00e7\u00f5es mais precisas e reprodut\u00edveis da dureza do material e da resist\u00eancia ao desgaste. Esses testes podem quantificar a resist\u00eancia a arranh\u00f5es de materiais e s\u00e3o amplamente utilizados em diversas ind\u00fastrias, incluindo revestimentos, metais, cer\u00e2micas e comp\u00f3sitos.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo #5: Teste de Esclerosc\u00f3pio<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
O teste do esclerosc\u00f3pio mede a dureza de rebote de um material. Envolve o uso de um martelo com ponta de diamante que cai de uma altura fixa sobre o material, e a altura de rebote \u00e9 medida. Quanto maior o rebote, mais duro \u00e9 o material.<\/p>\n\n\n\n
Este teste \u00e9 uma medi\u00e7\u00e3o tradicional, mas direta e n\u00e3o destrutiva, agora frequentemente encontrada em contextos mais especializados ou hist\u00f3ricos. Em contraste, o teste de dureza Leeb, que tamb\u00e9m \u00e9 um teste n\u00e3o destrutivo baseado na velocidade de rebote de uma massa de teste, substituiu amplamente o teste do esclerosc\u00f3pio em aplica\u00e7\u00f5es modernas. O teste de dureza Leeb \u00e9 mais amplamente utilizado, especialmente para testes de campo e uso industrial em larga escala, devido \u00e0 sua portabilidade, versatilidade e muitas vezes inclui leituras digitais.<\/p>\n\n\n\n
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