Você já teve uma experiência como essa?
Você pega um projeto e vê "Têmpera e Revenimento: 220-255 HBW". Quando você pensa que conseguiu, o próximo desenho especifica "Quenching: 58-62 HRC". Então, na página seguinte, surpresa, pede "Dureza da superfície> 700 HV". Sua cabeça começa a girar um pouco? As letras parecem semelhantes, mas de alguma forma diferentes.
Você não é o único que fica confuso. Muitas pessoas simplesmente memorizam as letras mecanicamente, sem realmente entender como as medições são feitas ou onde cada método é melhor aplicado.
Hoje, vamos usar uma linguagem simples e direta para revelar a verdadeira natureza desses quatro “pesos pesados da dureza”. Dessa forma, você saberá exatamente o que está vendo na próxima vez que os vir.
Máquinas de teste|Testadores de dureza|Dados técnicos de preparação de amostras metalográficas - Fábrica de fabricação de instrumentos de Shanghai Zhongyan
Imagem de comparação dos quatro tipos de testadores de dureza
I. Dureza Brinell (HBW): Pressionando um grande recuo, olhando a imagem inteira
Simplificando, o teste de dureza Brinell depende da “força bruta”.
Uma esfera de metal duro (o penetrador) é pressionada firmemente na superfície do metal e o tamanho da indentação circular resultante é medido. Quanto menor for o recuo, mais duro será o material.
Pense nisso como pressionar uma grande bola de ferro em um pedaço de massa: quanto mais rasa e menor for a reentrância, mais "dura" (mais elástica/firme) será a massa e mais difícil será comprimi-la.
A vantagem desse método é que ele avalia o material como um todo. Como a indentação é relativamente grande, a dureza medida representa o valor médio em uma área específica, refletindo com precisão a verdadeira resistência geral do material. Não é prejudicado por pequenas inconsistências internas, tornando os resultados muito estáveis.
Então, onde a dureza Brinell é melhor usada?
Componentes grandes e peças fundidas brutas: como blocos de motor fundidos ou peças brutas de engrenagens grandes.
Materiais macios: como aço não tratado, ferro fundido e ligas de cobre ou alumínio.
Peças que exigem desempenho geral: como componentes de eixo que foram submetidos a têmpera e revenido.
Notação típica: 220-255 HBW (mais comumente visto em aços temperados e revenidos, como o aço 45). O teste de dureza Brinell é geralmente usado para materiais com dureza não superior a 650 HBW.
II. Dureza Rockwell (HRC): Faça um pequeno recuo, meça a profundidade
O método de dureza Rockwell funciona exatamente de maneira oposta ao método Brinell. Em vez de medir o diâmetro da reentrância, mede a profundidade de penetração.
Começa aplicando uma pequena força de pré-carga à superfície, seguida por uma carga principal maior; finalmente, a carga principal é removida e a quantidade de recuperação elástica (quanto o penetrador salta para trás) é medida. Quanto menos ele recuar, mais profunda será a penetração, indicando um material mais macio.
Você pode visualizar assim: pressionando uma agulha na madeira. Quanto mais superficialmente a agulha penetra, mais dura é a madeira. Nosso teste HRC usa uma “agulha” (entrante cônico) feita de diamante.
As vantagens deste método são velocidade, precisão e eficiência. Os resultados são obtidos em segundos e o recuo é tão pequeno que praticamente não causa danos à superfície da peça.
Portanto, a dureza Rockwell (HRC) foi projetada especificamente para "materiais de alta-dureza", especialmente aqueles comuns na fabricação:
Componentes de aço temperado: moldes, ferramentas de corte, rolamentos e dentes de engrenagens.
Inspeção pós--tratamento-térmico: uma rápida-verificação no local da oficina revela imediatamente se o tratamento térmico atende às especificações.
Notação típica: 58–62 HRC (mais comum para aço para molde temperado e aço para rolamento).
Existem várias escalas Rockwell. A balança HRC utiliza uma carga de 150 kg e cobre uma faixa de 20 HRC a 70 HRC. Se o material for muito macio (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC), o penetrador de diamante corre o risco de ser danificado, exigindo uma mudança para a escala HRA.
A escala HRA é adequada para carbonetos cimentados e aço carburizado, enquanto a HRB é adequada para aço-carbono, ligas de alumínio e ligas de cobre. Escolher a escala errada torna os dados resultantes inúteis.
Princípios de teste e aplicações de vários métodos de medição de dureza de materiais – TestDog (Scientific Research Services)
III. Dureza Vickers (HV): Aplique leve pressão, examine camadas finas
A dureza Vickers se assemelha ao método Brinell, mas oferece uma precisão meticulosa. Ele emprega um penetrador de diamante em formato de pirâmide-quadrada; quando pressionado, ele deixa uma marca quadrada- na superfície do material. Um microscópio é então usado para medir o comprimento da diagonal do quadrado, permitindo o cálculo do valor da dureza.
Você pode visualizá-lo usando um pequeno diamante para pressionar suavemente uma marca quadrada na superfície do material. Esta marca é tão pequena que quase não é visível a olho nu.
As maiores vantagens do teste de dureza Vickers são a sua versatilidade e precisão.
Ampla variedade: ele pode testar materiais que variam de muito macios a muito duros e usa uma escala unificada-ao contrário do teste Rockwell, que é dividido em diversas escalas diferentes.
Carga ajustável: Você pode aplicar uma força grande para testar o material a granel ou uma força muito pequena para testar uma área local específica.
Alta precisão: Como o recuo é pequeno, permite testes altamente direcionados.
A escala de dureza Vickers cobre uma vasta faixa-de alguns HV a 3.000 HV-tornando-a o mais preciso entre os testes de dureza comuns.
Consequentemente, é excelente na análise das “características de superfície” críticas para a fabricação avançada:
Folhas finas e componentes de paredes-finas: como paredes de alumínio de latas de bebidas ou caixas de telefones celulares.
Camadas-tratadas de superfície: mede com precisão a dureza de camadas carburadas, nitretadas ou galvanizadas.
Micro-componentes: peças de precisão do tamanho de uma unha; embora outros testadores de dureza possam ter dificuldade para acessá-los, o teste Vickers lida com eles com facilidade.
Typical notation: >700HV0,5 (o “0,5” indica uma força de teste de 0,5 kg, comumente usada para superfícies nitretadas).
Efeito das indentações Vickers nas propriedades mecânicas da cerâmica de carboneto de silício sinterizado em estado sólido-sem pressão
4. Dureza Shore (HS): a bola quicando-observando o rebote
Os três métodos anteriores envolvem indentação “estática”, enquanto a dureza Shore é “dinâmica”.
O método é bastante interessante: um peso contendo uma pequena ponta de diamante cai livremente de uma altura específica sobre a superfície do material, e a altura de seu ricochete é medida. Quanto maior o rebote, mais duro é o material.
Você pode visualizar assim: se você deixar cair uma bola saltitante em um chão de concreto, ela quicará alto, mas se você deixá-la cair sobre o algodão, ela quase não quicará. A dureza Shore funciona com base no mesmo princípio. As vantagens desse método são que ele é altamente portátil e não{2}}destrutivo. O instrumento pode ser transportado facilmente e não deixa marcas significativas na peça de trabalho.
Portanto, é usado principalmente para:
Peças de trabalho extra-grandes e pesadas: como enormes rolos de laminação (pesando centenas de toneladas), grandes eixos de turbina e peças forjadas gigantes. É simplesmente impossível mover esses itens para um durômetro de bancada para medição.
Testes-no local: determine rapidamente a dureza do material diretamente na oficina ou durante a manutenção de equipamentos externos.
O durômetro Shore é um dispositivo portátil especialmente adequado para peças de trabalho de médio-a{1}}grande porte nos setores de metalurgia e maquinário pesado, como rolos, virabrequins e engrenagens extra-grandes.
Uma nota especial: A dureza Shore (HS) utilizada na fabricação é completamente diferente da dureza Shore (HA/HB) utilizada para borracha e plásticos! Embora os nomes difiram apenas em um caractere, os princípios subjacentes e os materiais testados são totalmente diferentes-portanto, não os confunda.
Como você escolhe um testador de dureza Leeb portátil?
Como exatamente você deve escolher? Faça a si mesmo três perguntas.
Agora que você viu as especialidades desses quatro “especialistas”, a imagem está mais clara? Vamos recapitular como tomar uma decisão rápida em um cenário de trabalho-real:
1. Todo ou parte?
Desempenho geral, peças fundidas/forjadas brutas, componentes grandes → HBW
Alta dureza, peças temperadas, verificações rápidas de produtos acabados → HRC
2. Camada fina ou pedaço pequeno?
Camadas superficiais cementadas, revestimentos, chapas finas, peças pequenas → HV
3. No-local ou laboratório?
Componentes enormes (centenas de toneladas), testes emergenciais-no local → HS
Um problema que dá dor de cabeça a muitas pessoas
Às vezes, você pode notar que o mesmo material é especificado de forma diferente no mesmo projeto ou em vários documentos técnicos-listando 220–255 HBW em um local e 22–28 HRC em outro. Essas duas especificações significam a mesma coisa?
Aqui está a conclusão inicial: para aço temperado-e-padrão (como aço 45), especificar HBW é a prática mais comum e preferida.
A razão é simples: o objetivo da têmpera e do revenido é obter propriedades estáveis em toda a peça,-tanto na superfície quanto no núcleo. O teste Brinell (HBW) cria um grande recuo e mede o estado médio geral do material, o que se alinha perfeitamente com este requisito. Além disso, as normas nacionais recomendam a utilização do método Brinell preferencialmente para materiais com dureza inferior a 450 HBW.
Então, por que algumas pessoas ainda especificam HRC?
Existem algumas razões possíveis: a peça pode ser muito pequena, tornando o recuo Brinell muito grande para ser medido; a oficina pode estar acostumada a usar testadores Rockwell (devido à sua velocidade); ou a prática pode simplesmente resultar de desenhos de engenharia mais antigos. Em termos de valores, um intervalo de 220–255 HBW converte-se em aproximadamente 20–26 HRC, o que se alinha bem com o intervalo de 22–28 HRC.
Aqui está um guia de referência rápida: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
Em última análise, nenhum dos métodos é absolutamente certo ou errado; pelo contrário, reflectem diferentes abordagens à inspecção.
