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Relatório Dureza, Provas de Ciência e Tecnologia dos Materiais

Relatório de ciências dos materiais

Tipologia: Provas

Antes de 2010

Compartilhado em 01/11/2010

robson-garcia-2
robson-garcia-2 🇧🇷

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RELATÓRIO SOBRE ENSAIOS DE DUREZA ROCKWELL
1) OBJETIVO
O relatório tem como objetivo passar o conhecimento e demonstrar a importância na
mecânica sobre o ensaio de dureza nos materiais, utilizando o método Rockwell.
2) INTRODUÇÃO
2.1) Dureza
A dureza consiste numa medida da resistência de um material a uma deformação
plástica localizada. Para determinar a dureza, há várias técnicas sendo que nestas técnicas
um pequeno penetrador é forçado contra uma superfície do material a ser testado. A partir
desse resultado, mede-se a profundidade ou o tamanho da impressão relacionando a um
número, índice de dureza. Assim, quanto mais macio for o material, maior e mais profunda
será a impressão e menor será o índice.
Os valores da dureza são relativos, dependendo, assim, do tipo de técnica utilizada.
Os ensaios de dureza são realizados freqüentemente, porque são simples e baratos, não
destrutivos (o corpo de prova não é fraturado e nem deformado drasticamente) e permitem
determinar outras propriedades do material.
Ensaio de Dureza na mecânica é, portanto a impressão de uma pequena marca feita
na superfície do material, com a ajuda de uma ponte de penetração, que pode ser uma
esfera de aço ou uma ponta de diamante. A dureza do material (metal) é diretamente
relacionada a marca deixada nesta superfície e esta relacionada com a característica da
marca e da carga aplicada. Simbolicamente mencionando, em um ensaio de dureza simples,
quanto menor for a marca, maior será a dureza do material para uma mesma carga e vice
versa.
Interesse do conhecimento da dureza (exemplos):
Conhecimento da resistência ao desgaste;
Conhecimento aproximado da resistência mecânica através do uso de tabelas de
correlação;
Controle de qualidade de tratamentos térmicos;
Controle de qualidade em processos de conformação plástica e em processos de
ligação.
Existem diversos métodos de se efetuar um ensaio de dureza, dentre eles são:
Data: 14/03/09 Página 1/8
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RELATÓRIO SOBRE ENSAIOS DE DUREZA ROCKWELL

1) OBJETIVO

O relatório tem como objetivo passar o conhecimento e demonstrar a importância na

mecânica sobre o ensaio de dureza nos materiais, utilizando o método Rockwell.

2) INTRODUÇÃO

2.1) Dureza

A dureza consiste numa medida da resistência de um material a uma deformação

plástica localizada. Para determinar a dureza, há várias técnicas sendo que nestas técnicas

um pequeno penetrador é forçado contra uma superfície do material a ser testado. A partir

desse resultado, mede-se a profundidade ou o tamanho da impressão relacionando a um

número, índice de dureza. Assim, quanto mais macio for o material, maior e mais profunda

será a impressão e menor será o índice.

Os valores da dureza são relativos, dependendo, assim, do tipo de técnica utilizada.

Os ensaios de dureza são realizados freqüentemente, porque são simples e baratos, não

destrutivos (o corpo de prova não é fraturado e nem deformado drasticamente) e permitem

determinar outras propriedades do material.

Ensaio de Dureza na mecânica é, portanto a impressão de uma pequena marca feita

na superfície do material, com a ajuda de uma ponte de penetração, que pode ser uma

esfera de aço ou uma ponta de diamante. A dureza do material (metal) é diretamente

relacionada a marca deixada nesta superfície e esta relacionada com a característica da

marca e da carga aplicada. Simbolicamente mencionando, em um ensaio de dureza simples,

quanto menor for a marca, maior será a dureza do material para uma mesma carga e vice

versa.

Interesse do conhecimento da dureza (exemplos):

• Conhecimento da resistência ao desgaste;

• Conhecimento aproximado da resistência mecânica através do uso de tabelas de

correlação;

• Controle de qualidade de tratamentos térmicos;

• Controle de qualidade em processos de conformação plástica e em processos de

ligação.

Existem diversos métodos de se efetuar um ensaio de dureza, dentre eles são:

• Risco (escala de dureza de MOHS);

• Ressalto (método SHORE);

• Penetração (BRINNEL, VICKERS, ROCKWELL).

2.2) Rockwell

Em 1922, Rockwell desenvolveu um método de ensaio de dureza que utilizava um

sistema de pré-carga. Este método apresenta algumas vantagens em relação ao ensaio

Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais moles até os mais

duros. Entretanto, também tem limitações, o que indica que está longe de ser a solução

técnica ideal.

O ensaio Rockwell, que leva o nome do seu criador, é hoje o processo mais utilizado

no mundo inteiro, devido à rapidez e à facilidade de execução, isenção de erros humanos,

facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas e pequeno tamanho da impressão.

Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro

se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o

material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita. A

leitura do grau de dureza é feita diretamente num mostrador acoplado à máquina

de ensaio, de acordo com uma escala predeterminada, adequada à faixa de

dureza do material.

O teste de dureza Rockwell consiste em penetrar o material sob teste com um cone

de diamante ou penetrador de esfera de aço endurecido. O penetrador é pressionado contra

a superfície do corpo de prova com uma pré-carga “F0”, usualmente de 10kgf. Quando o

equilíbrio é atingido, um dispositivo indicativo que segue os movimentos do penetrador e

responde às variações da profundidade de penetração é ajustado para a posição zero.

Ainda com a pré-carga aplicada, uma segunda carga é introduzida, aumentando a

penetração. Atingido novamente o equilíbrio a carga é removida, mantendo-se a pré-carga.

A remoção da carga provoca uma recuperação parcial, reduzindo a profundidade da

penetração. O aumento permanente na profundidade da penetração resultante da aplicação

e remoção da carga é usado para calcular o valor da dureza Rockwell.

HR = E - e

Onde,

e = aumento permanente da profundidade de penetração devido à carga maior F1 medido

em unidades de 0,002 mm

E = constante que depende do formato do endentador: 100 para endentador de diamante,

130 para endentador de esfera de aço

HR = valor da dureza Rockwell

F0 = pré-carga em kgf

F1= carga em kgf

F = carga total em kgf

Esfera

de aço Esfera de tungstênio Escala A Escala B Escala C Escala 15N Escala 30N Escala

  • KSI Kg/mm 45N
  • 940 85.6 68 93.2 84.4 75.4
  • 920 85.3 67.5 93 84 74.8
  • 900 85 67 92.9 83.6 74.2
  • 880 84.7 66.4 92.7 83.1 73.6
  • 860 84.4 65.9 92.5 82.7 73.1
  • 840 84.1 65.3 92.3 82.2 72.2
  • 820 83.8 64.7 92.1 81.7 71.8
  • 800 83.4 64 91.8 81.1
  • 780 83 63.3 91.5 80.4 70.2
  • 760 82.6 62.5 91.2 79.7 69.4
  • 740 82.2 61.8 91 79.1 68.6
  • 720 81.8 61 90.7 78.4 67.7
  • 700 615 81.3 60.1 90.3 77.6 66.7
  • 690 610 81.1 59.7 90.1 77.2 66.
  • 680 603 80.8 59.2 89.8 76.8 65.7
  • 670 597 80.6 58.8 89.7 76.4 65.
  • 660 590 80.3 58.3 89.5 75.9 64.7
  • 650 585 80 57.8 89.2 75.5 64.
  • 640 578 79.8 57.3 89 75.1 63.5
  • 630 571 79.5 56.8 88.8 74.6
  • 620 564 79.2 56.3 88.5 74.2 62.4
  • 610 557 78.9 55.7 88.2 73.6 61.
  • 600 550 78.6 55.2 88 73.2 61.2
  • 590 542 78.4 54.7 87.8 72.7 60.5 298 209.
  • 580 535 78 54.1 87.5 72.1 59.9
  • 570 527 77.8 53.6 87.2 71.7 59.3 288 202.
  • 560 519 77.4 53 86.9 71.2 58.6
  • 550 505 512 77 52.3 86.6 70.5 57.8
  • 540 496 503 76.7 51.7 86.3 70 57 69 270 189.
  • 530 488 495 76.4 51.1 86 69.5 56.2 265 186.
  • 520 480 487 76.1 50.5 85.7 69 55.6 67 260 182.
  • 510 473 479 75.7 49.8 85.4 68.3 54.7 254 178.
  • 500 465 471 75.3 49.1 85 67.7 53.9 66 247 173.
  • 490 456 460 74.9 48.4 84.7 67.1 53.1 241 169.
  • 480 448 452 74.5 47.7 84.3 66.4 52.2 64 235 165.
  • 470 441 442 74.1 46.9 83.9 65.7 51.30 228 160.
  • 460 433 433 73.6 46.1 83.6 64.9 50.4 62 222 156.
  • 450 425 425 73.3 45.3 83.2 64.3 49.4 217 152.
  • 440 415 415 72.8 44.5 82.8 63.5 48.4 59 212 149.
  • 430 405 405 72.3 43.6 82.3 62.7 47.4 205 144.
  • 420 397 397 71.8 42.7 81.8 61.9 46.4 57 199 139.
  • 410 388 388 71.4 41.8 81.4 61.1 45.3 193 135.
  • 400 379 379 70.8 40.8 81 60.2 44.1 55 187 131.
  • 390 369 369 70.3 39.8 80.3 59.3 42.9 180 126.
  • 380 360 360 69.8 (110) 38.8 79.8 58.4 41.7
  • 370 350 350 69.2 37.7 79.2 57.4 40.4 170 119.
  • 360 341 341 68.7 (109) 36.6 78.6 56.4 39.1 50 164 115.
  • 350 331 331 68.1 35.5 78 55.4 37.8 159 111.
  • 340 322 322 67.6 (108) 34.4 77.4 54.4 36.5
  • 330 313 313 67 33.3 76.8 53.6 35.2 150 105.
  • 320 303 303 66.4 (107) 32.2 76.2 52.3 33.9 45 146 102.
  • 310 294 294 65.8 31 75.6 51.3 32.5 142 99.
  • 300 284 284 65.2 (105.5) 29.8 74.9 50.2 31.1
  • 295 280 280 64.8 29.2 74.6 49.7 30.4 136 95.
  • 290 275 275 64.5 (104.5) 28.5 74.2 49 29.5 41 133 93.
  • 285 270 270 64.2 27.8 73.8 48.4 28.7 131 92.
  • 280 265 265 63.8 (103.5) 27.1 73.4 47.8 27.9 40 129 90.
  • 275 261 261 63.5 26.4 73 47.2 27.1 127 89.
  • 270 256 256 63.1 (102) 25.6 72.6 46.4 26.2 38 124 87.
  • 265 252 252 62.7 24.8 72.1 45.7 25.2 122 85.
  • 260 247 247 62.4 (101) 24 71.6 45 24.3 37 120 84.
  • 255 243 243 62 23.1 71.1 44.2 23.2 117 82.
  • 250 238 238 61.6 99.5 22.2 70.6 43.4 22.2 36 115 80.

Tabela da Wikipedia (Os valores entre parênteses servem apenas como informação, pois estão fora da escala normal)

Como já informado anteriormente, no sistema Rockwell, a dureza é obtida através da

diferença entre a profundidade de penetração resultante da aplicação de uma pequena

carga, seguida por outra de maior intensidade.

Os penetradores variam de acordo com que tipo de escala, precisa ser medida ou

que tipo de material, ou dimensão que a peça a ser ensaiada tem.

Ao ensaiar uma peça na escala rockweel deve-se seguir os seguintes procedimentos:

  • O penetrador é colocado em contato com a superfície da peça;
  • Aplica-se uma carga inicial de 10 kgf;
  • Aplica-se uma carga maior conforme a escala adotada (A carga é mantida até

o ponteiro do mostrador da máquina parar);

  • A carga é removida permitindo a recuperação elástica do material, sendo

mantida a carga inicial de 10 kgf.

Recomendações:

  • Ao medir a dureza de um material desconhecido, deve-se primeiro tentar uma

escala mais alta para evitar a danificação do penetrador.

  • A primeira leitura do ensaio Rockwell deve-se ser desprezada, porque esta

impressão serve para ajustar o penetrador na máquina.

  • Se a superfície da amostra não for plana deve-se fazer uma correção no valor

da dureza (existem tabelas para correção), porque a dureza Rockwell se

baseia na profundidade e não na área.

  • A espessura da amostra deve ser no mínimo 10p ou seja 10 vezes maior que

a profundidade da impressão.

6°) Esperar aproximadamente 15 segundos;

7°) Remover a carga permitindo a recuperação elástica do material, sendo mantida a

carga inicial de 10 kgf.

5) RESULTADOS

Conforme tabela abaixo, foram realizadas três medições em cada amostra com os

seguintes resultados:

Materiais 1° medição 2° medição 3° medição Média

Aço Liga 47,5 (escala C)^ 46,0 (escala C)^ 47,5 (escala C)^ 47,0 (escala C)

Amostra de Charpi 93,5 (escala B)^ 93,5 (escala B)^ 93,5 (escala B)^ 93,5 (escala B)

Podemos afirmar que a amostra em aço liga encontra-se com a dureza de 47HRC, e a amostra charpi com 93,5HRB.

6) CONCLUSÃO

Conclui-se que dureza é a medida de profundidade ou do tamanho da resultante endentação que por sua vez é relacionada ao número da dureza, ou seja, quanto mais macio o material, tanto maior e mais profunda a endentação e tanto menor o número índice de dureza. Também durezas medidas são apenas relativas (em vez de absolutas), e uma atenção especial dever ser exercida ao se comparar valores determinados por diferentes técnicas.

Podemos definir pela tabela de conversão da página cinco e seis que o aço liga ensaiado esta com a resistência a tração de 161 kg/mm² e a amostra de charpi com 69 kg/mm².

7) BIBLIOGRAFIA

Sites:

Portal CIMM

HTTP://www.cimm.com.br – Materiais didáticos

Acesso em 22/03/

Wikipedia

http://www.wikipedia.org.br - palavra chave: Dureza

Acesso em 22/03/

Livros:

Livro Telecurso 2000 - Mecânica – Ensaio de Materiais, editora Globo – 1º edição de

Callister, William D., Ciência e Engenharia dos materiais, Editora LTC, São Paulo, Brasil.

Souza, Sérgio Augusto de; Ensaios Mecânicos em materiais metálicos,Editora Edgard

Blucher Ltda, São Paulo, Brasil, 1974

Normas Técnicas

ASTM E 18-89a - Standard Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial

Hardness of Metallic Materials, 1989.