Ensaios de (micro) dureza

O ensaio de dureza é um processo crucial na indústria metalúrgica para medir a resistência de um material à deformação. Permite a determinação de propriedades como a força, a tenacidade e a resistência à abrasão, que são críticas para a seleção e processamento de materiais. Vários métodos de ensaio permitem a medição exacta da dureza de um material, o que constitui a base para o tratamento e aplicação posteriores do material.

Métodos de ensaio de dureza

Para avaliar a dureza de uma amostra, um penetrador é pressionado sobre a superfície do material com uma força de ensaio definida. A impressão permanente resultante deixada pelo penetrador é medida para calcular a profundidade de penetração e, subsequentemente, a dureza do material. Existem vários métodos, cada um deles adequado a diferentes tipos de materiais e requisitos:

• Ensaio de dureza Vickers: O método de ensaio de dureza mais frequentemente utilizado é o método Vickers: é muito versátil e adequado tanto para amostras de material grandes como pequenas. Utiliza uma pirâmide de diamante e é frequentemente aplicado para testar soldaduras e componentes finos.
• Ensaio de dureza Brinell: Este método é ideal para materiais com estruturas de grão grosseiro. Utiliza uma esfera de carboneto de tungsténio e é adequado para testar grandes amostras de material.
• Ensaio de dureza Rockwell: Este método é particularmente eficiente e adequado para uma vasta gama de materiais. Permite medições rápidas e fornece resultados imediatamente legíveis. É frequentemente utilizado para aço endurecido e ferro fundido. Como penetrador, é utilizada uma esfera de aço.
• Ensaio de dureza Knoop: O método Knoop é particularmente útil para materiais frágeis ou revestimentos finos, uma vez que funciona com baixa pressão, evitando a formação de fissuras. É utilizado um indentador de diamante romboédrico.

Estes procedimentos de ensaio baseiam-se em normas internacionais, garantindo resultados comparáveis:

• ISO 4545: Materiais metálicos - Ensaio de dureza Knoop
• ISO 6506: Materiais metálicos - Ensaio de dureza Brinell
• ISO 6507: Materiais metálicos - Ensaio de dureza Vickers
• ISO 6508: Materiais metálicos - Ensaio de dureza Rockwell
• DIN 51917: Ensaio de materiais carbonosos - Ensaio de dureza Rockwell
• ASTM C886: Método de ensaio normalizado para o ensaio de dureza de materiais de carbono e grafite
• ASTM E10: Método de ensaio normalizado para a dureza Brinell de materiais metálicos
• ASTM E18: Método de ensaio normalizado para a dureza Rockwell de materiais metálicos
• ASTM E92: Dureza Vickers e dureza Knoop na gama de forças reduzidas
• ASTM E384: Método de ensaio normalizado para a dureza por microindentação de materiais de acordo com Vickers e Knoop

A escolha do método de ensaio de dureza adequado e da carga aplicada depende de vários factores, incluindo o tipo de material, a sua dureza e os requisitos de precisão. Para materiais com estruturas heterogéneas, pode ser necessário um intervalo de ensaio maior, enquanto os ensaios de microdureza são preferidos para componentes ou revestimentos muito finos.

Dependendo do método, podem ser necessários procedimentos específicos de preparação da superfície para otimizar a superfície do material para medição. Para os ensaios de macrodureza, é normalmente suficiente um lixamento fino, enquanto os ensaios de microdureza podem exigir polimento ou electropolimento para obter uma aresta de medição limpa e claramente visível e uma avaliação adequada da dureza resultante.

Medição da dureza na AAC

O equipamento moderno de última geração disponível na AAC permite a investigação (totalmente automatizada) da dureza com cargas na gama de 0,25 g - 62,5 kg. Além disso, podem ser efectuados mapeamentos de dureza (por exemplo, line-scans, matrix-scans) para avaliar a distribuição lateral das propriedades mecânicas. As principais caraterísticas do aparelho de ensaio de dureza disponível na AAC incluem:

• Ampla gama de forças de ensaio (0,25 g - 62,5 kg)
• Torre de teste dinâmica com trocador de ferramentas de 8 posições
• Luz LED branca com fecho de abertura motorizado
• Ciclos de teste e análise totalmente automatizados e não tripulados
• Controlo do eixo XYZ com sistema de medição direta do percurso ótico
• Câmara de imagens de amostras com aquisição automática de imagens (resolução de 0,5 µm)

Aplicações dos ensaios de dureza

Os ensaios de dureza são amplamente utilizados em muitos sectores industriais, particularmente na metalurgia, garantia de qualidade e inspeção de materiais. As principais aplicações incluem:

• Garantia de qualidade: Os ensaios de dureza garantem que os materiais possuem as propriedades mecânicas necessárias para desempenhar a função pretendida. É particularmente essencial no controlo de soldaduras e na avaliação de tratamentos térmicos.
• Identificação do material: Os ensaios de dureza podem ser utilizados para identificar e diferenciar vários materiais.
• Investigação e desenvolvimento: Na investigação de materiais, os ensaios de dureza são utilizados para desenvolver e testar novos materiais e processos.

Embora um ensaio de dureza possa ser efectuado como um ensaio autónomo, é normalmente realizado em conjunto com outros ensaios mecânicos para obter uma avaliação global das propriedades do material.