Dureza

INTRODUÇÃO

A dureza é uma propriedade mecânica largamente utilizada em estudos e pesquisas mecânicas e metalúrgicas, e principalmente na especificação e comparação de materiais.

Para o conceito de dureza são atribuídos diferentes significados, tais como medida de resistência do material a ações de origem mecânica sobre sua superfície, resistência à penetração, à deformação plástica e ao risco.

Vários fatores influenciam a dureza de uma junta soldada; dentre eles citam-se a composição química do metal de base e seu grau de encruamento, a composição química do metal de adição, os efeitos metalúrgicos inerentes ao processo de soldagem, o tratamento térmico e os parâmetros de soldagem.

Uma junta soldada apresenta regiões bastante definidas, que são denominadas metal de base, zona afetada pelo calor e zona fundida; os limites máximos de dureza para estas regiões são definidos por algumas normas e especificações. Quando esses limites são ultrapassados, significa que houve perda de ductilidade e que a junta soldada pode estar comprometida.

Os métodos mais utilizados no ramo da metalurgia e mecânica para determinação de dureza são Brinell, Rockwell e Vickers.

TEORIA

A dureza, como propriedade física, é bastante utilizada para indicar e comparar os materiais. É por meio da dureza de um material que podemos identificar a sua resistência à ruptura, assim como a capacidade de deformar-se sob a ação de uma carga de tração ou compressão ou de outro esforço qualquer.

A definição de dureza é complexa devido as diferentes interpretações que são empregadas, de modo simples podemos dizer que é a resistência à deformação permanente.

O conceito de dureza não é o mesmo para todas as suas aplicações. Na mineralogia é a resistência ao risco que um material tem em relação a outro; na metalurgia é a capacidade de resistência à deformação plástica permanente; na mecânica é a resistência ao desgaste ou à penetração e na usinagem a dificuldade ao corte. As definições de dureza estão relacionadas com a:

• Resistência à penetração.

• Resistência à ação do risco.

• Absorção de energia sob ação de cargas dinâmicas.

• Resistência ao corte.

• Resistência à abrasão.

Na mecânica, a que apresenta maior interesse é a resistência à penetração.

Na prática a resistência à abrasão e resistência ao corte são características fundamentais.

Escala de Mohs.

Na mineralogia, a resistência ao risco é uma propriedade importante, capaz de comparar as durezas dos materiais. Com esse conceito foi criada uma escala de dez minérios com padrões ordenados pela capacidade de riscar e ser riscado.

O mais mole é o talco, início da escala com valor relativo de um (01), e o mais duro é o diamante com valor relativo de dez (10). O diamante é o único capaz de riscar todos e não ser riscado por nenhum deles. O talco ao contrário, é riscado por todos. Essa escala mineralógica é chamada de escala de Mohs.

A dureza dos metais está localizada entre 4 e 8 na escala de Mohs. É um intervalo pequeno para comparar a diversidade de dureza nesses materiais, por isso não é empregado na metalurgia.

Os ensaios de dureza na superfície dos metais adotam o princípio de penetração, provocado pela aplicação de carga estática ou dinâmica sobre o penetrador.

Esse tem a forma de esfera, de tronco, de cone, de pirâmide e é feito de aço temperado, metal duro (vídia), ou diamante, que resistem à deformação.

Ensaio de resistência à penetração.

Essa metodologia de ensaios está dividida em dois grupos: ensaios de penetração estáticos, os mais usados, e ensaios de penetração dinâmicos (dureza escleroscópia).

Para peças fundidas e forjadas emprega-se geralmente o método de ensaio Brinell, a partir de amostras retiradas de várias partes das peças para onferir sua uniformidade. Para peças usinadas acabadas, utiliza-se o método Rockwell. Em peças rompidas em serviço, o ensaio de dureza é muito útil, devido à relação existente entre dureza e resistência à tração e à impossibilidade de, geralmente, não se poder confeccionar corpos de prova para ensaio de tração, a partir de pedaços da peça fraturada. (CHIAVERINI, 1986, p. 150).

A relação entre resistência dos aços e dureza é uma característica importante para conhecer o tipo de material. Esse fato ocorre pelo tipo de penetrador usado para realizar o ensaio, geralmente esférico, que permite identificar a região de deformação elástica e plástica do material.

A determinação da dureza dos metais constitui um método rápido e não-destrutivo que permite avaliar as condições de fabricação e tratamento das ligas metálicas, as diferenças estruturais locais e a influência de elementos de liga e, embora não sirva como parâmetro para o projeto de peças, correlaciona-se com razoável aproximação com algumas propriedades mecânicas, como a resistência à tração, particularmente no caso dos aços.

(CHIAVERINI, 1986, p. 135).

A marca ou impressão que fica na superfície do material, produzida pelo penetrador, irá determinar o valor representativo da dureza, em função das suas dimensões (diâmetro e profundidade) e de acordo com o método empregado. Os métodos de ensaio Rockwell e Brinell são os mais usados para verificar a dureza dos materiais pelo princípio da penetração. A representa os diferentes tipos de ensaios de dureza e compara as formas e dimensões das deformações.

Ensaio de dureza Brinell.

Esse método de ensaio foi um dos primeiros padronizados e usados em grande escala. Sua utilização deve-se a uma relação entre os valores obtidos para dureza e a resistência à tração.

O método de dureza Brinell consiste em comprimir uma esfera de diâmetro D por uma força F, durante um tempo T, contra a superfície do material a ensaiar; a superfície deve ser plana e polida ou preparada através de lixamento ou esmeril. Essa compressão produz uma mossa, isto é, uma impressão permanente no metal, que após a remoção da força, pode ser medida por meio de uma lupa graduada ou por um micrômetro óptico acoplado ao durômetro; a impressão é chamada diâmetro d.

A extensão