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1 AULA

Ao escrever a lÆpis ou lapiseira, vocŒ sente com facilidade a diferença entre uma grafite macia, que desliza suavemente sobre o papel, e uma grafite dura, que deixa o papel marcado.

Entretanto, a dureza de um material Ø um conceito relativamente complexo de definir, originando diversas interpretaçıes.

Num bom dicionÆrio, vocŒ encontra que dureza Ø qualidade ou estado de duro, rijeza . Duro, por sua vez, Ø definido como difícil de penetrar ou de riscar, consistente, sólido .

Essas definiçıes nªo caracterizam o que Ø dureza para todas as situaçıes, pois ela assume um significado diferente conforme o contexto em que Ø empregada:

•Na Ærea da metalurgia, considera-se dureza como a resistŒncia à deformaçªo plÆstica permanente. Isso porque uma grande parte da metalurgia consiste em deformar plasticamente os metais.

•Na Ærea da mecânica, Ø a resistŒncia à penetraçªo de um material duro no outro, pois esta Ø uma característica que pode ser facilmente medida.

•Para um projetista, Ø uma base de medida, que serve para conhecer a resistŒncia mecânica e o efeito do tratamento tØrmico ou mecânico em um metal. AlØm disso, permite avaliar a resistŒncia do material ao desgaste.

•Para um tØcnico em usinagem, Ø a resistŒncia ao corte do metal, pois este profissional atua com corte de metais, e a maior ou menor dificuldade de usinar um metal Ø caracterizada como maior ou menor dureza.

•Para um mineralogista Ø a resistŒncia ao risco que um material pode produzir em outro. E esse Ø um dos critØrios usados para classificar minerais.

Ou seja, a dureza nªo Ø uma propriedade absoluta. Só tem sentido falar em dureza quando se comparam materiais, isto Ø, só existe um material duro se houver outro mole.

Introduçªo

1 A U L A

Dureza Brinell

AULAÉ importante destacar que, apesar das diversas definiçıes, um material com grande resistŒncia à deformaçªo plÆstica permanente tambØm terÆ alta resistŒn-

cia ao desgaste, alta resistŒncia ao corte e serÆ difícil de ser riscado, ou seja, serÆ duro em qualquer uma dessas situaçıes.

Nesta aula vocŒ vai conhecer um dos mØtodos de ensaio de dureza mais amplamente utilizados: o ensaio de dureza Brinell. SaberÆ quais sªo suas vantagens e limitaçıes e como Ø calculada a dureza de um material a partir deste tipo de ensaio.

Vai ser duro? Nem tanto! Estude com atençªo e faça os exercícios sugeridos.

Avaliaçªo da dureza: como tudo começou

HÆ registros de que no sØculo XVII jÆ se avaliava a dureza de pedras preciosas, esfregando-as com uma lima.

No sØculo XVIII desenvolveu-se um mØtodo para determinar a dureza do aço, riscando-o com minerais diferentes.

Mas o primeiro mØtodo padronizado de ensaio de dureza do qual se tem notícia, baseado no processo de riscagem, foi desenvolvido por Mohs, em 1822.

Este mØtodo deu origem à escala de dureza Mohs, que apresenta dez minØrios-padrıes, ordenados numa escala crescente do grau 1 ao 10, de acordo com sua capacidade de riscar ou ser riscado.

Esta escala nªo Ø conveniente para os metais, porque a maioria deles apresenta durezas Mohs 4 e 8, e pequenas diferenças de dureza nªo sªo acusadas por este mØtodo. Por exemplo, um aço dœctil corresponde a uma dureza de 6 Mohs, a mesma dureza Mohs de um aço temperado.

As limitaçıes da escala Mohs levaram ao desenvolvimento de outros mØtodos de determinaçªo de dureza, mais condizentes com o controle do aço e de outros metais. Um deles Ø o ensaio de dureza Brinell, que vocŒ vai estudar a seguir.

Curiosidade Escala Mohs (1822)

Nossa aula

AULAEnsaio de dureza Brinell

Em 1900, J. A. Brinell divulgou este ensaio, que passou a ser largamente aceito e padronizado, devido à relaçªo existente entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de resistŒncia à traçªo.

O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esfØrica de diâmetro d.

A dureza Brinell Ø representada pelas letras HB.

Esta representaçªo vem do inglŒs Hardness Brinell, que quer dizer dureza Brinell .

A dureza Brinell (HB) Ø a relaçªo entre a carga aplicada (F) e a Ærea da calota esfØrica impressa no material ensaiado (Ac).

Em linguagem matemÆtica:

A Ærea da calota esfØrica Ø dada pela fórmula: pDp, onde p Ø a profundidade da calota.

Substituindo Ac pela fórmula para cÆlculo da Ærea da calota, temos:

Devido à dificuldade tØcnica de mediçªo da profundidade (p), que Ø um valor muito pequeno, utiliza-se uma relaçªo matemÆtica entre a profundidade (p) e o diâmetro da calota (d) para chegar à fórmula matemÆtica que permite o cÆlculo da dureza HB, representada a seguir:

Acompanhe um exemplo de aplicaçªo desta fórmula:

•Uma amostra foi submetida a um ensaio de dureza Brinell no qual se usou uma esfera de 2,5 m de diâmetro e aplicou-se uma carga de 187,5 kgf. As medidas dos diâmetros de impressªo foram de 1 m. Qual a dureza do material ensaiado?

Uma vez que todos os valores necessÆrios para calcular a dureza HB sªo conhecidos, podemos partir diretamente para a aplicaçªo da fórmula:

HB =F Ac

HB =F pDp

p D ( D -D2 - d2 )
HB =Þ HB =Þ
p · 2,5 ( 2,5 -2,52 - 12 )

2F 2 · 187,5

AULAA unidade kgf/mm2, que deveria ser sempre colocada após o valor de

HB, Ø omitida, uma vez que a dureza Brinell nªo Ø um conceito físico satisfatório, pois a força aplicada no material tem valores diferentes em cada ponto da calota.

Os cÆlculos anteriores sªo dispensÆveis, se vocŒ dispuser de uma tabela apropriada.

Veja a seguir um exemplo de tabela que fornece os valores de dureza Brinell normal, em funçªo de um diâmetro de impressªo d.

Os valores indicados entre parŒnteses sªo somente referenciais, pois estªo alØm da faixa normal do ensaio Brinell.

AULAVerificando o entendimento

Tente localizar na tabela da pÆgina anterior o valor de dureza para um material que deixou um diâmetro de impressªo de 3,5 m.

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