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En estos ensayos se mide la resistencia de un material al ser penetrado por una pieza de otro material, denominado penetrador, el cual se empuja con una fuerza controlada y durante un tiempo fijo contra la superficie del material cuya dureza se desea calcular. La velocidad de aplicación de la carga debe ser lenta para que no ejerza influencia en la medida.

El valor de la dureza se obtiene dividiendo la fuerza aplicada al penetrador entre la superficie de la huella que deja en el material.

Teste Brinell

Foi idealizado na década de 1900 pelo engenheiro sueco Johann August Brinell"). O penetrador é uma esfera de aço endurecido, de grande dureza, variando entre 1 e 10 mm, à qual é aplicada uma carga pré-estabelecida entre 3.000 e 1,25 kp durante 15 segundos.

A dureza é calculada dividindo o valor da força aplicada ao penetrador pela superfície da marca que ele produz no material.

onde HB é a dureza Brinell e é medida em kp/mm².

A impressão produzida pelo penetrador tem o formato de uma calota esférica, cuja superfície será:.

Do triângulo retângulo segue que:

e, portanto:

Desta forma, a superfície da calota esférica será:.

e o valor da dureza Brindell será dado por:.

Para medir o diâmetro d da impressão digital, é utilizada uma lupa microscópica. Para não obter valores falsos nas medições é necessário que a impressão digital não apresente realces ou reentrâncias em suas bordas. Para conseguir isso, o diâmetro da impressão digital deve atender à condição.

Para garantir que a deformação plástica sofrida pelo material não se estende a toda a espessura da peça, o diâmetro da esfera deve ser escolhido adequadamente com base na espessura da peça que está sendo testada.

Para que as marcas obtidas com esferas de diâmetros diferentes sejam semelhantes e a dureza comparável, é necessário atender ao seguinte.

onde K pode assumir valores diferentes.

O tempo de aplicação da carga costuma ser de 15 segundos, embora se forem materiais macios o tempo é maior.

Através do teste Brinell e utilizando um coeficiente de proporcionalidade, a resistência à tração pode ser calculada.

A dureza Brinell é expressa:

o que significa que o material possui dureza Brinell de 250 kp/mm², o ensaio foi realizado com uma esfera de 10 mm de diâmetro e carga de 500 kp por 30 segundos.

Teste de Vickers

Um diamante lapidado em forma de pirâmide quadrangular com ângulo de 136° entre duas faces opostas é utilizado como penetrador. O ângulo coincide com o valor do teste Brinell para a relação, de modo que as durezas Brinell e Vickers coincidem.

A dureza Vickers é calculada dividindo a força com que o penetrador é pressionado pela área da marca que ele deixa.

A força é expressa em kp, a superfície em mm² e a unidade de dureza Vickers (HV) em kp/mm².

A impressão no material terá o formato de uma pirâmide e sua superfície será igual aos quatro triângulos que constituem suas faces:

onde h é a altura de cada triângulo e a é o comprimento da base.

A superfície da pegada valerá:.

Portanto, a dureza Vickers será:.

d sendo a diagonal da base da pirâmide.

Se a carga não for aplicada na direção vertical, o formato da pegada não será quadrado. Nestes casos medem-se as duas diagonais e utiliza-se o valor médio.

As cargas podem variar de 1 a 120 kp, mas 30 kp é o mais comum. Para que não ocorram deformações na face oposta, deve-se observar o seguinte:

, por isso.

onde s é a espessura") da peça e hcosα é a profundidade da impressão.

Deve ser assegurado que:

A dureza Vickers é expressa da seguinte forma:

o que significa que o material possui dureza Vickers de 315 kp/mm² e o ensaio foi realizado com carga de 30 kp.

Ensaio de Rockwell

Pela velocidade de medição e pelo pequeno tamanho dos traços que provoca, é o teste mais utilizado. No entanto, sua precisão é menor. A profundidade da pegada é medida.

As etapas do teste Rockwell são as seguintes:

As máquinas de ensaio de dureza oferecem a medição de e em múltiplos de 0,002 mm, e o valor máximo de e é aquele correspondente a uma profundidade de penetração de 0,2 mm.