Laboratorio De Eletricidade Aplicada

1. OBJETIVOS

Compararmos experimentalmente as diferenças nas propriedades mecânicas de materiais metálicos com composições e tratamentos térmicos diferentes, além de comprovarmos se a relação entre os ensaios Brinell, Rochwell e Vickers se mantém.

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

A propriedade mecânica denominada dureza é largamente utilizada na especificação de materiais, nos estudos e pesquisas mecânicas e metalúrgicas e na comparação de diversos tipos de materiais. Entretanto, o conceito físico de dureza não tem o mesmo significado para todas as pessoas que tratam com essa propriedade.

Essa conceituação divergente de dureza depende da experiência de cada um ao estudar o assunto. Para um metalurgista, dureza significa a resistência à deformação plástica permanente; um engenheiro mecânico define dureza como a resistência à penetração de um material duro no outro; para um projetista, a dureza é considerada uma base de medida para o conhecimento de resistência e do tratamento térmico ou mecânico de um metal e da sua resistência ao desgaste; para um técnico em usinagem de metais, a dureza fornece uma medida da resistência ao corte do metal; e para um mineralogista, a dureza tem um significado diferente, ou seja, o de medir a resistência ao risco que um material pode fazer no outro.

Assim sendo, não é possível encontrar uma definição única de dureza que englobe todos os conceitos acima mencionados, mesmo porque para cada um desses significados de dureza, existem um ou mais tipos de medidas adequadas. Sob esse ponto de vista, pode-se dividir o ensaio de dureza em três principais tipos de ensaio que dependem da maneira com que são executados: ensaios por penetração, por choque e por risco, sendo este último raramente utilizado para os metais.

Os ensaios por penetração e por choque são os mais usados no ramo da Metalurgia e da Mecânica, sendo que a dureza por penetração é mais largamente utilizada e citada nas especificações técnicas.

A seguir, daremos as definições do ensaio de Brinell, Vickers e Rockwell para a determinação da dureza por penetração.

2.1. ENSAIO DE DUREZA BRINELL

O ensaio de dureza Brinell é realizado mais constantemente em corpos de alumínio, latão e aço recozido. As cargas são aplicadas utilizando-se de um penetrador de aço temperado em forma esférica.

Este tipo de ensaio de dureza por penetração foi proposto por J. A. Brinell em 1900, sendo o tipo de ensaio mais usado na Engenharia até os dias atuais.

O ensaio consiste em comprimir lentamente o penetrador esférico de diâmetro D por meio da aplicação de uma carga Q sobre uma superfície plana e polida durante um determinado espaço de tempo. Essa compressão provocará uma impressão permanente no metal com o formato de uma calota esférica de diâmetro d, que é medido por um microscópio óptico. O valor do diâmetro d deve ser a média de duas leituras, uma perpendicular à outra.

A dureza Brinell (HB) é definida por:

. (1)

2.2. ENSAIO DE DUREZA VICKERS

Os ensaios de dureza Vickers são realizados em vários tipos de materiais.

Esse ensaio de dureza foi introduzido em 1925 por Smith e Sandland e foi batizado com o nome Vickers porque a companhia Vickers-Armstrong Ltda foi a responsável pela fabricação das máquinas mais conhecidas por operar com esse tipo de dureza.

A espécie de penetrador utilizado nesse tipo de ensaio é uma pirâmide de base quadrada, com ângulo de 136° entre as faces opostas. Com esse ângulo, pode-se produzir valores de impressão semelhantes aos da dureza Brinell. O penetrador é de diamante, sendo portanto praticamente indeformável.

A forma da impressão é um losango regular. Com um microscópio óptico faz-se a leitura das medidas de suas diagonais, tirando-se uma média L.

A dureza Vickers (HV) é obtida por meio da seguinte equação:

. (2)

2.3. ENSAIO DE DUREZA ROCKWELL

O ensaio de dureza Rockwell é geralmente realizado em corpos de prova de aço temperado.

Este tipo de ensaio de dureza foi introduzido em 1922 por Rockwell, motivo pelo qual leva o nome. Este ensaio oferece algumas vantagens bastante significativas sobre os demais, o que o faz um tipo de ensaio de extenso uso internacional.

A dureza Rockwell elimina o tempo necessário para a medição de qualquer dimensão causada pela impressão, pois o valor da dureza do material é lido diretamente na máquina de ensaio, sendo portanto um ensaio mais rápido e menos sujeito a erros humanos. Além disso, utilizando-se penetradores pequenos, muitas vezes não danificamos a peça a ser usada como corpo de prova.

O ensaio é baseado na profundidade da penetração. Além da aplicação da carga total sobre o penetrador, existe uma carga menor, a pré-carga, que é aplicada com o objetivo de eliminar os efeitos da deformação elástica do material.

O valor da dureza Rockwell (HR), ao contrário dos valores obtidos nos demais ensaios, é adimensional.

Nos ensaios Brinell e Vickers a distância mínima do centro de uma impressão ao bordo do corpo de prova ou ao bordo de qualquer outra impressão dever ser no mínimo de 2,5d.

3. PARTE EXPERIMENTAL

3.1. MATERIAIS UTILIZADOS

1. Aço ao carbono 1040 recozido,

2. Aço ao carbono 1040 temperado,

3. Alumínio comercial,

4. Latão.

3.2. EQUIPAMENTOS UTILIZADOS

1. Durômetro Biro VA-I,

2. Durômetro HPO-250.

3.3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

3.3.1. DUREZA BRINELL

Realizamos este ensaio nos corpos de prova de alumínio, latão e aço ao carbono 1040 recozido e aplicamos as cargas utilizando o penetrador de esfera de aço temperado de diâmetro 2,5 mm. Não realizamos este ensaio no corpo de prova de aço ao carbono 1040 temperado, pois o penetrador também é feito de aço ao carbono 1040 temperado o que poderia ocasionar a deformação também na esfera.

Pelo o diâmetro da esfera que estamos utilizando, as cargas recomendadas para cada corpo de prova são: 31,25kgf para o alumínio,