Métodos e Escalas para Testar a Dureza de Metais

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crédito da Imagem: /Thaweesak Thipphamon

Existem vários tipos de métodos de teste e escalas, que são utilizados para medir a dureza relativa de materiais, tais como metais. Abaixo está um resumo do mais comum dessas metodologias.

Teste de Dureza Brinell

O Brinell teste para determinar a dureza dos materiais metálicos consiste na aplicação de um conhecido de carga à superfície do material a ser testado através de um aço temperado bola de diâmetro conhecido. O diâmetro resultante da impressão definitiva, em que o metal é medido e a Dureza Brinell Número (BHN) é então calculado a partir da seguinte fórmula, em que D = diâmetro da bola em milímetros, d = diâmetro medido na borda da impressão em milímetros, e P = carga aplicada em kg.

Se a bola de aço não foram deformados sob a carga aplicada e se a impressão de que eram verdadeiramente esférica, então a fórmula anterior seria um geral, e qualquer combinação de carga aplicada e o tamanho da bola poderia ser usado. A impressão, no entanto, não é uma superfície esférica, porque sempre deve haver alguma deformação da bola de aço e alguma recuperação da forma do metal na impressão; portanto, para um teste Brinell padrão, o tamanho e as características da bola e a magnitude da carga aplicada devem ser padronizados. No teste Brinell padrão, é usada uma bola de 10 milímetros de diâmetro e uma carga de 3000, 1500 ou 500 kg. É desejável, embora não obrigatório, que a carga de teste seja de tal magnitude que o diâmetro da impressão esteja na faixa de 2,50 a 4,75 milímetros. As seguintes cargas de teste e números aproximados de Brinell para esta faixa de diâmetros de impressão são: 3000 kg, 160 a 600 BHN; 1500 kg, 80 a 300 BHN; 500 kg, 26 a 100 BHN. Ao fazer um teste Brinell, a carga deve ser aplicada de forma constante e sem solavancos por pelo menos 15 segundos para ferro e aço e pelo menos 30 segundos para testar outros metais. Um período mínimo de 2 minutos, por exemplo, foi recomendado para ligas de magnésio e magnésio. (Para os metais mais macios, às vezes são usadas cargas de 250, 125 ou 100 kg.)

de acordo com a sociedade americana para testes e Materiais Padrão E10-66, uma bola de aço pode ser usada no material que tem um BHN não sobre 450, UMA Bola de Hultgren no material não sobre 500, ou uma bola do carboneto no material não sobre 630. O teste de dureza Brinell não é recomendado para materiais com BHN acima de 630.

teste de Dureza Rockwell

o testador de dureza Rockwell é essencialmente uma máquina que mede a dureza determinando a profundidade de penetração de um penetrador na amostra sob certas condições de teste fixas. O penetrador pode ser uma bola de aço ou um penetrador esferocônico de diamante. O número de dureza está relacionado à profundidade de recuo e o número é maior quanto mais difícil o material. Uma carga menor de 10 kg é aplicada pela primeira vez, causando uma penetração inicial; o mostrador é definido em zero na escala de figuras pretas e a carga principal é aplicada. Essa carga principal costuma ser de 60 ou 100 kg quando uma bola de aço é usada como penetrador, mas outras cargas podem ser usadas quando necessário. O penetrador de bola tem 1 polegada de diâmetro normalmente, mas outros penetradores de diâmetro maior, como 18 polegada, podem ser empregados para metais macios. Quando um penetrador esferocônico de diamante é empregado, a carga geralmente é de 150 kg. A experiência decide a melhor combinação de carga e penetrador para uso. Depois que a carga principal é aplicada e removida, de acordo com o procedimento padrão, a leitura é feita enquanto a carga menor ainda é aplicada.

as escalas de Dureza Rockwell

as várias escalas Rockwell e suas aplicações são mostradas na tabela a seguir. O tipo de penetrador e carga usados com cada um são mostrados nas tabelas 5 e 6, que fornecem valores comparativos de dureza para diferentes escalas de dureza.

onde uma impressão rasa ou uma pequena área é desejada para materiais mais macios do que o aço endurecido.

Escleroscópio Shore

o escleroscópio é um instrumento que mede a dureza do trabalho em termos de elasticidade. Um martelo com ponta de diamante pode cair de uma altura conhecida no metal a ser testado. À medida que esse martelo atinge o metal, ele se recupera e, quanto mais duro o metal, maior o rebote. A altura extrema do rebote é registrada, e uma média de várias leituras feitas em uma única peça dará uma boa indicação da dureza do trabalho. A suavidade da superfície do trabalho afeta a leitura do instrumento. As leituras também são afetadas pelo contorno e massa do trabalho e pela profundidade da caixa e, no trabalho carburado, o núcleo macio de cementação de profundidade de luz, endurecimento por embalagem ou endurecimento por cianeto, absorvendo a força da queda do martelo e diminuindo o rebote. O martelo pesa cerca de 40 grãos, a altura do rebote do aço endurecido está na vizinhança de 100 na escala, ou cerca de 614 polegadas (158,8 mm), e a queda total é de cerca de 10 polegadas ou 255 milímetros.

teste de Dureza Vickers

o teste Vickers é semelhante em princípio ao teste Brinell. O penetrador Vickers padrão é uma pirâmide de diamantes baseada em quadrado com um ângulo de ponto incluído de 136 graus. O valor numérico do número de dureza é igual à carga aplicada em quilogramas dividida pela área da impressão piramidal. É necessária uma superfície lisa, firmemente apoiada e plana. A carga, que geralmente é aplicada por 30 segundos, pode ser 5, 10, 20, 30, 50, ou 120 quilos. A carga de 50 quilos é a mais usual. O número de dureza é baseado no comprimento diagonal da impressão quadrada. O teste de Vickers é considerado muito exato e pode ser aplicado às folhas finas assim como às seções maiores com Regulamento apropriado da carga.

Dureza Knoop Números

O teste de dureza Knoop é aplicável ao metal extremamente fina, superfícies revestidas, excepcionalmente duro e quebradiço materiais, muito superficial cementada ou nitretado superfícies, ou sempre que a carga aplicada deve ser mantida abaixo de 3600 gramas. O Knoop indentor é um diamante moído para uma forma piramidal alongada e produz um recuo com diagonais longas e curtas com uma proporção de aproximadamente 7 para 1. O ângulo longitudinal do travessão é de 172 graus, 30 minutos e o ângulo transversal de 130 graus. O testador tukon no qual o indentor Knoop é usado é totalmente automático sob controle eletrônico. O número de dureza Knoop é igual à carga em quilogramas dividida pela área projetada de recuo em milímetros quadrados. O número de recuo correspondente à diagonal longa e para uma determinada carga pode ser determinado a partir de uma tabela calculada para um indentor teoricamente perfeito. A carga, que pode variar de 25 a 3600 gramas, é aplicada por um período definido e sempre normal à superfície testada. Superfícies planas lapidadas livres de arranhões são necessárias.

Monotron Dureza Indicador

Com este instrumento, de um diamante bola impressor ponto de 34 mm de diâmetro é forçado para o material a uma profundidade de 95000 polegadas; a pressão necessária para produzir esta constante impressão indica a dureza. Um dos dois mostradores mostra a pressão em quilogramas e libras, e o outro mostra a profundidade da impressão em milímetros e polegadas. As leituras em números de Brinell podem ser obtidas por meio de uma escala designada como M-1.

teste de manutenção

com este aparelho, uma broca de aço padrão faz um número definido de revoluções enquanto é pressionada com força padrão contra a amostra a ser testada. A dureza é registrada automaticamente em um diagrama no qual um material macio morto fornece uma linha horizontal, e um material tão duro quanto a própria broca fornece uma linha vertical, sendo a dureza intermediária representada pelo ângulo correspondente entre 0 e 90 graus.

resumo

este artigo resumiu os métodos e escalas comuns para testar a dureza dos metais, incluindo os testes de dureza Brinell, Rockwell e Vickers. Saiba mais sobre as propriedades dos materiais do manual de máquinas, 30ª edição, que é publicado e disponível na Industrial Press na Amazon.

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