Dureza de materiais metálicosDureza refere-se à capacidade de um material resistir à deformação local, especialmente deformação plástica, indentação ou risco. É um indicador para medir a dureza de um material. De acordo com diferentes métodos de teste, a dureza é dividida em três tipos.
① Dureza de arranhões. É usado principalmente para comparar a dureza e suavidade de diferentes minerais. O método consiste em selecionar uma haste com uma extremidade dura e a outra macia, riscar o material a ser testado ao longo da haste e determinar a dureza e maciez do material a ser testado de acordo com a posição do arranhão. Qualitativamente falando, o arranhão feito por um objeto duro é longo e o arranhão feito por um objeto macio é curto.
② Dureza de indentação. É usado principalmente para materiais metálicos. O método consiste em pressionar o penetrador especificado no material a ser testado com uma determinada carga e comparar a dureza e maciez do material a ser testado pelo tamanho da deformação plástica local na superfície do material. Devido às diferenças nos penetradores, cargas e duração da carga, existem muitos tipos de dureza de indentação, principalmente dureza Brinell, dureza Rockwell, dureza Vickers e microdureza.
③ Dureza de recuperação. É usado principalmente para materiais metálicos. O método consiste em fazer um pequeno martelo especial cair livremente de uma certa altura para impactar a amostra do material que está sendo testado, e a dureza do material é determinada pela quantidade de energia de deformação armazenada (e então liberada) pela amostra durante o impacto (medido pela altura de rebote do martelo pequeno).
A dureza Brinell mais comum, a dureza Rockwell e a dureza Vickers de materiais metálicos pertencem à dureza de indentação. O valor da dureza indica a capacidade da superfície do material de resistir à deformação plástica causada por outro objeto quando é pressionado contra a superfície. O método de rebote (Shore, Leeb) mede a dureza, e o valor da dureza representa o tamanho da função de deformação elástica do metal.
Dureza Brinell A Dureza Brinell usa uma esfera de aço endurecido ou esfera de metal duro com diâmetro D como penetrador e pressiona-a na superfície da amostra com a força de teste correspondente F. Após o tempo de retenção especificado, a força de teste é removida para obter um recuo com diâmetro d. A força de teste é dividida pela área superficial da indentação, e o valor obtido é o valor da dureza Brinell, e o símbolo é HBS ou HBW.
A diferença entre HBS e HBW é a diferença no penetrador. HBS significa que o penetrador é uma esfera de aço endurecido, usada para medir materiais com valor de dureza Brinell abaixo de 450, como aço-carbono, ferro fundido cinzento e metais não ferrosos. HBW significa que o penetrador é um metal duro, usado para medir materiais com valor de dureza Brinell abaixo de 650.
Para o mesmo bloco de teste, quando outras condições de teste são exatamente as mesmas, os dois resultados de teste são diferentes e o valor HBW é frequentemente maior que o valor HBS, e não há regra quantitativa a seguir.
Depois de 2003, meu país adotou padrões internacionais de forma equivalente, cancelou o penetrador esférico de aço e adotou cabeças esféricas de metal duro. Portanto, o HBS não é mais usado e o HBW é usado para representar o símbolo de dureza Brinell. Em muitos casos, a dureza Brinell é representada apenas por HB, que se refere a HBW. No entanto, a HBS ainda é vista em artigos da literatura.
O método de medição de dureza Brinell é adequado para ferro fundido, ligas não ferrosas e vários aços recozidos e temperados. Não é adequado para medir amostras ou peças muito duras, muito pequenas, muito finas e que não permitem grandes recortes na superfície. Rockwell Hardness usa um cone de diamante com um ângulo de ápice do cone de 120 graus ou uma esfera de aço endurecido de Ø1,588mm e Ø3,176mm como penetrador e carga. O corpo de prova é prensado no corpo de prova sob a ação de uma carga inicial de 10kgf e uma carga total de 60, 100 ou 150kgf (ou seja, carga inicial mais carga principal). Após a aplicação da carga total, a dureza é expressa pela diferença entre a profundidade de indentação quando a carga principal é removida, mas a carga principal é retida e a profundidade de indentação sob a ação da carga inicial. O teste de dureza Rockwell utiliza três forças de teste e três penetradores, que possuem um total de 9 combinações, correspondendo às 9 escalas de dureza Rockwell. A aplicação destas 9 escalas abrange quase todos os materiais metálicos comumente usados. Os comumente utilizados são HRA, HRB e HRC, entre os quais o HRC é o mais utilizado. A faixa de uso da escala HRC é de 20~70HRC. Quando o valor da dureza é inferior a 20HRC, porque a parte cônica do penetrador é muito pressionada, a sensibilidade diminui e a escala HRB deve ser usada; quando a dureza da amostra é superior a 67HRC, a pressão na ponta do penetrador é muito grande, o diamante é facilmente danificado e a vida útil do penetrador será bastante reduzida, portanto, a escala HRA geralmente deve ser usada.
O teste de dureza Rockwell é simples, rápido e possui um pequeno recuo. Ele pode testar a superfície de produtos acabados e peças de trabalho mais duras e finas. Devido ao pequeno recuo, o valor da dureza flutua muito para materiais com estrutura e dureza irregulares, e a precisão não é tão alta quanto a dureza Brinell. A dureza Rockwell é usada para medir a dureza de aço, metais não ferrosos, metal duro, etc.
Dureza Vickers Dureza Vickers O princípio de medição da dureza Vickers é semelhante ao da dureza Brinell. Um penetrador de tetraedro regular de diamante com um ângulo relativo de 136 graus é usado para pressionar a superfície do material com uma força de teste especificada F. A força de teste é removida após mantê-la por um tempo especificado. O valor da dureza é expresso pela pressão média por unidade de área superficial da reentrância do tetraedro regular e o símbolo é HV. A dureza Vickers possui uma ampla faixa de medição e pode medir materiais com uma faixa de dureza de 10 ~ 1000HV. Possui um pequeno recuo e geralmente é usado para medir materiais mais finos e camadas de endurecimento superficial, como cementação e nitretação.
Leeb Hardness usa uma certa massa de corpo de impacto equipado com uma cabeça esférica de carboneto de tungstênio para impactar a superfície da peça de teste sob uma certa força e depois se recuperar. Devido às diferentes durezas dos materiais, a velocidade de recuperação após o impacto também é diferente. Material magnético permanente é instalado no dispositivo de impacto. Quando o corpo de impacto se move para cima e para baixo, sua bobina periférica induzirá um sinal eletromagnético proporcional à velocidade, que é então convertido em um valor de dureza Leeb através de um circuito eletrônico, e o símbolo é marcado como HL.
O testador de dureza Leeb não requer uma bancada de trabalho. Seu sensor de dureza é tão pequeno quanto uma caneta e pode ser operado diretamente com a mão. Ele pode ser facilmente detectado, independentemente de ser uma peça grande e pesada ou uma peça com dimensões geométricas complexas.
Outra vantagem da dureza Leeb é que ela causa poucos danos à superfície do produto e às vezes pode ser usada como teste não destrutivo; é único em testes de dureza em todas as direções, espaços estreitos e peças especiais.
