Entendendo a dureza de um material

A capacidade de um material de tolerar deformações permanentes localizadas, como a indentação, é caracterizada por sua dureza. Corte, abrasão, penetração e arranhões podem causar distorção nos materiais, portanto, a dureza também pode ser usada para definir a resistência de um material à deformação.

A resistência de uma substância à deformação permanente localizada é medida pela sua dureza. Deformação plástica é outro termo para distorção permanente. Enquanto a deformação elástica ocorre quando um material muda de forma apenas quando a força é aplicada, a deformação plástica ocorre quando uma substância não retorna à sua forma original.



Neste artigo, serão discutidas as seguintes questões:

• Qual ​​é a dureza de um material?
• Quais são os tipos de dureza?

Vamos mergulhar!

Qual ​​é a dureza de um material?

A dureza é um método usado para determinar a resistência de um material à deformação plástica localizada causada por indentação mecânica ou abrasão. A dureza varia de acordo com os materiais; por exemplo, metais duros como titânio e berílio são mais duros do que metais macios como sódio e estanho metálico, bem como madeira e polímeros comuns.

Conexões intermoleculares fortes descrevem a dureza macroscópica, mas o comportamento de materiais sólidos sob força é complexo, portanto, dureza de arranhões, dureza de indentação e dureza de rebote são métricas diferentes de dureza. Ductilidade, rigidez elástica, plasticidade, tensão, resistência, tenacidade, viscoelasticidade e viscosidade são todos fatores que influenciam a dureza. Cerâmica, concreto, certos metais e materiais ultraduros são exemplos de matéria dura, que pode ser comparada à matéria mole.

Alguns materiais têm uma alta dureza natural. O tungstênio, por exemplo, é um metal muito duro que é usado como elemento de liga em aços ferramenta. Isso garante que este grupo de aços possa resistir ao desgaste mesmo ao cortar em altas temperaturas. O tungstênio é frequentemente incluído no metal duro, que é comumente usado em fresas. Esses bits de ferramentas de corte intercambiáveis ​​prolongam significativamente a vida útil das ferramentas de corte.

Por outro lado, outros materiais, como os metais, são macios a ponto de serem inutilizáveis ​​em diversas aplicações. Como o ouro puro é tão delicado, arranhá-lo ou dobrá-lo requer pouco esforço. Para melhorar sua dureza, outros metais como prata, cobre e alumínio devem ser adicionados.

Com alguns materiais, o tratamento térmico pode ser usado para aumentar a dureza da superfície, preservando as outras propriedades do metal. Esta é uma operação comum para eixos de máquinas para garantir uma vida útil mais longa. Ao desenvolver um conceito de design de produto, um engenheiro também deve considerar a relação de dureza. Em um encaixe de rolamento e eixo, por exemplo, o rolamento deve ser mais macio, pois é mais fácil de substituir. Com movimento frequente, uma peça deve se desgastar e o engenheiro tem a última palavra.

Quais são os tipos de dureza?

A capacidade de um material de resistir à deformação é testada por um teste padrão que mede a resistência da superfície à indentação. A forma ou tipo de entalhe, o tamanho e a quantidade de carga aplicada são os testes de dureza mais frequentes.

Arranhão, recuo e rebote são os três tipos básicos de testes de dureza. Existem escalas de medição individuais dentro de cada uma dessas classes de medição. As tabelas de conversão são usadas para converter de uma escala para outra para fins práticos. Os seguintes são os vários tipos de dureza:

• Dureza de arranhões
• Dureza de indentação
• Dureza de rebote

Dureza de arranhões

Os tipos de dureza de arranhões referem-se à resistência de uma amostra à fratura ou deformação plástica persistente como resultado do atrito de um item pontiagudo. Um objeto feito de uma substância mais dura raspará um objeto feito de um material mais macio, de acordo com o princípio.

A dureza de arranhões refere-se à força necessária para cortar o filme até o substrato durante o teste de revestimentos. A escala de Mohs, que é empregada em mineralogia, é o teste mais prevalente. O esclerômetro é uma ferramenta que pode ser utilizada para realizar essa medição.

O testador de dureza de bolso é outra ferramenta usada para fazer testes semelhantes. Um braço de balança com marcações graduadas é acoplado a um carrinho de quatro rodas neste gadget. Um instrumento de raspagem com borda afiada é fixado à superfície de teste em um ângulo predefinido. Para usá-lo, coloque o peso de massa conhecido no braço da balança em uma das marcações graduadas e, em seguida, passe a ferramenta pela superfície de teste. Sem o uso de maquinário caro, uma pressão conhecida pode ser exercida usando o peso e as marcas.

Dureza de indentação

A resistência de uma amostra à deformação do material causada por uma carga de compressão constante de um item pontiagudo é medida pela dureza de indentação. Os testes de dureza por indentação são mais comumente empregados em engenharia e metalurgia. Os testes são baseados no princípio de determinar as dimensões críticas de um entalhe criado por um penetrador especialmente dimensionado e carregado. Rockwell, Vickers, Shore e Brinell são algumas das escalas de dureza de indentação mais comuns.

Dureza de rebote

A altura do “salto” de um martelo com ponta de diamante que cai de uma altura fixa em um material é medida pela dureza de rebote, também conhecida como dureza dinâmica. A elasticidade está ligada a este tipo de dureza. Um estereoscópio é um aparelho usado para fazer essa medição.

O teste de dureza de rebote Leeb e a escala de dureza Bennett são duas escalas que quantificam a dureza de rebote.

Ao medir a frequência de uma haste oscilante, a abordagem de impedância de contato ultrassônica (UCI) avalia a dureza. Um eixo de metal com um elemento vibratório e um diamante em forma de pirâmide preso a uma extremidade compõe a haste.

Em resumo

A dureza do material é uma coisa muito importante a considerar ao projetar um projeto de engenharia. É isso que determina a confiabilidade e a funcionalidade do projeto. Em outras palavras, a dureza do material é um fator chave no projeto de engenharia. Isso é tudo para este breve artigo sobre a dureza do material.

Espero que você aprenda muito com a leitura, se assim for, por favor, compartilhe com os outros. Obrigado por ler, nos vemos por aí!