As ferramentas, instrumentos de medição, moldes, etc. utilizados na fabricação mecânica devem ter dureza suficiente para garantir desempenho e vida útil. Hoje, o editor falará com vocês sobre temas relacionados à “dureza”. A dureza é uma medida da capacidade do material de resistir à deformação local, especialmente deformação plástica, indentação ou arranhões. Geralmente, quanto mais duro for o material, melhor será sua resistência ao desgaste. Por exemplo, peças mecânicas como engrenagens requerem uma certa dureza para garantir resistência ao desgaste e vida útil suficientes. Tipos de dureza Tipos de dureza/Clique para ver uma imagem ampliada Como mostrado na figura acima, existem tantos tipos de dureza... Hoje vou apresentar a vocês o teste de dureza de indentação comum e prático em dureza de metal. Definição de dureza 1. Dureza Brinell/Dureza Brinell O método de teste de dureza Brinell (símbolo HB) é o primeiro método desenvolvido e resumido entre as especificações reconhecidas de dureza, o que contribuiu para o surgimento de outros métodos de teste de dureza. O princípio do teste de dureza Brinell é: o penetrador (esfera de aço ou esfera de metal duro, diâmetro Dmm) aplica uma força de teste F, e após a amostra ser pressionada, a área de contato S (mm2) entre o penetrador esférico e a amostra é calculada do diâmetro d (mm) da porção côncava deixada pelo penetrador, e o valor é obtido pela divisão da força de ensaio. O símbolo é HBS quando o penetrador é uma esfera de aço e HBW quando o penetrador é uma esfera de metal duro. k é uma constante (1/g= 1/9.80665=0.102). 2. Dureza Vickers A dureza Vickers (símbolo HV) é o método de teste com a mais ampla faixa de aplicação que pode ser testado com qualquer força de teste, especialmente na área de microdureza abaixo de 9.807N. A dureza Vickers é o valor obtido dividindo a força de ensaio F (N) pela área de contato S (mm2) entre a folha padrão e o penetrador, que é calculada com base no comprimento diagonal d (mm, a média dos comprimentos em dois direções) do recuo formado na folha padrão pelo penetrador (diamante piramidal quadrado, ângulo de face relativo=136˚) sob a força de teste F (N). k é uma constante (1/g=1/9.80665). 3. Dureza Knoop A dureza Knoop (símbolo HK) é o valor calculado dividindo a força de teste pela área de projeção da indentação A (mm2), conforme mostrado na fórmula a seguir, que é calculada com base no maior comprimento diagonal d (mm) do recuo formado na folha padrão pressionando um penetrador de diamante losango (ângulos laterais relativos de 172˚30' e 130˚) sob a força de teste F. A dureza Knoop também pode ser medido substituindo o penetrador Vickers do testador de microdureza pelo penetrador Knoop.
4. Dureza superficial Rockwell e Rockwell Dureza Rockwell Antes de medir a dureza Rockwell (símbolo HR) ou dureza superficial Rockwell, é necessário usar um penetrador de diamante (ângulo do cone da ponta: 120˚, raio da ponta: {{15} },2 mm) ou um penetrador esférico (esfera de aço ou esfera de metal duro) para aplicar uma força de pré-carga à folha padrão, depois aplicar a força de teste e restaurar a força de pré-carga. O valor da dureza é derivado da fórmula de dureza, que é expressa como a diferença na profundidade de indentação h (μm) entre a força de pré-carga e a força de teste. O teste de dureza Rockwell usa uma força de pré-carga de 98,07N, enquanto o teste de dureza superficial Rockwell usa uma força de pré-carga de 29,42N. O símbolo específico fornecido junto com o tipo de penetrador, força de teste e fórmula de dureza é chamado de escala. O Padrão Industrial Japonês (JIS) define várias escalas de dureza relacionadas. O testador de dureza é relativamente simples e rápido de operar, podendo ser testado diretamente na matéria-prima ou na superfície da peça, por isso é amplamente utilizado. Um guia para selecionar métodos de teste de dureza para sua referência: Guia de seleção de dureza Conversão de seleção de dureza 1. Conversão entre dureza Knoop e dureza Vickers (1) Com base na suposição de que objetos da mesma dureza têm resistência igual aos penetradores Knoop e Vickers, o as tensões dos penetradores Vickers e Knoop sob carga são deduzidas e, em seguida, com base em σHK=σHV, conclui-se que: HV=0.968HK. Esta fórmula é medida sob carga baixa e apresenta um erro relativamente grande. Além disso, quando o valor da dureza é superior a HV900, o erro desta fórmula é muito grande e perde o seu valor de referência. (2) Após derivação e correção, é proposta a fórmula de conversão entre dureza Knoop e dureza Vickers. Após verificação pelos dados reais, o erro máximo de conversão relativo desta fórmula é de 0,75%, que possui um alto valor de referência.
2. Conversão entre dureza Rockwell e dureza Vickers
(1) Após modificar a fórmula de conversão Qvarnstorm proposta por Hans Qvarnstorm, obtém-se a fórmula de conversão entre a dureza Rockwell e a dureza Vickers: Esta fórmula utiliza os dados padrão de dureza de metais ferrosos publicados em meu país para conversão. Seu erro HRC está basicamente dentro da faixa de ±0.4HRC, e seu erro máximo é de apenas ±0.9HRC. O erro máximo de HV é ±15HV. (2) De acordo com a tensão σHRC=σHV de diferentes penetradores, a fórmula é obtida analisando a curva de relação entre a dureza Rockwell e a profundidade de indentação da dureza Vickers. Esta fórmula é comparada com o valor de conversão experimental padrão nacional. O erro entre o resultado da conversão e o valor experimental padrão é ±0.1HRC. (3) Com base nos dados experimentais reais, a conversão entre a dureza Rockwell e a dureza Vickers é discutida usando o método de regressão linear, e a fórmula é obtida: Esta fórmula tem uma pequena faixa de aplicação e um grande erro, mas é simples de calcular e pode ser usado quando o requisito de precisão não é alto. 3. Conversão entre dureza Rockwell e dureza Brinell (1) Analise a relação entre a profundidade da indentação Brinell e a indentação Rockwell e obtenha a fórmula de conversão baseada na tensão do penetrador σHRC=σHB. Os resultados do cálculo são comparados com o valor experimental padrão nacional. O erro entre o resultado do cálculo da fórmula de conversão e o valor experimental padrão é ±0.1HRC. (2) A fórmula é obtida pelo método de regressão linear com base em dados experimentais reais. O erro da fórmula é grande e a faixa de aplicação é pequena, mas o cálculo é simples e pode ser usado quando o requisito de precisão não é alto. 4. Conversão entre dureza Brinell e dureza Vickers A relação entre dureza Brinell e dureza Vickers também é obtida de acordo com σHB=σHV. O resultado da conversão desta fórmula é comparado com o valor de conversão do padrão nacional e o erro de conversão é de ± 2HV. 5. Conversão entre dureza Knoop e dureza Rockwell Como as curvas correspondentes de dureza Knoop e dureza Rockwell são semelhantes a parábolas, a fórmula de conversão aproximada obtida a partir da curva é relativamente precisa e pode ser usada como referência.
