Guia de teste de dureza de metal: Rockwell, Shore e métodos

A dureza é uma medida da resistência de um material à indentação permanente. Nos testes de dureza de metais, a resposta sobre como a dureza é medida é simples: um penetrador padronizado é pressionado na superfície sob uma carga precisa, e o tamanho ou profundidade da impressão é convertido em um número de dureza . Para testes de dureza do aço na área de produção, o método Rockwell é a escolha esmagadora, com 60 HRC representeo um típico aço para ferramentas endurecido e 25 HRC representeo um aço macio macio e usinável . Um Testador de dureza United Rockwell é um instrumento digital específico que automatiza esse teste, entregando resultados em segundos. Para materiais mais macios e não metálicos, Testadores de dureza Shore medem a penetração de um penetrador com mola e são essenciais para elastômeros e polímeros. Este artigo fornece uma exploração prática, método por método, de métodos de verificação de dureza, desde as técnicas clássicas de Brinell e Vickers até testadores de rebote portáteis, com exemplos de dureza de aço concreto.

Como a dureza é medida: os princípios fundamentais

Todos os métodos de medição de dureza estática compartilham uma sequência comum: um penetrador de geometria conhecida é pressionado no material com uma força e taxa controladas, a força é mantida por um tempo de permanência definido e então o recuo é medido. O número de dureza é derivado da profundidade de penetração ou da área superficial da impressão. Os três tipos de penetradores mais comuns são um cone de diamante, uma esfera de aço endurecido ou metal duro e uma pirâmide de diamante. A diferença essencial entre os métodos reside na combinação do penetrador, da força aplicada e da abordagem de medição.

Nos testes de dureza metalúrgica, o processo rende mais do que apenas um número. Ele reflete o limite de escoamento do material, a taxa de endurecimento e a microestrutura. Um Teste Brinell em uma peça fundida de granulação grossa , por exemplo, calcula a média da dureza de vários grãos, enquanto um Micro-indentação Vickers a 0,5 kgf pode isolar a dureza de um carboneto de limite de grão único. Compreender o princípio de medição é o primeiro passo para selecionar o teste correto.

Teste de dureza Rockwell: o padrão da indústria para metal

O teste de dureza Rockwell é o método de teste de dureza metálico dominante para ambientes de produção porque é rápido, não destrutivo em escala macro e não requer medição óptica. O teste funciona aplicando primeiro uma carga menor (normalmente 10 kgf) para assentar o penetrador e estabelecer uma referência zero. Uma carga maior (60, 100 ou 150 kgf) é então aplicada e posteriormente removida, deixando apenas a carga menor. A dureza é lida diretamente em um mostrador ou display digital como uma função inversa do aumento permanente da profundidade . Um typical test cycle takes less than five seconds.

As escalas mais comuns são HRC e HRB. HRC usa um penetrador de cone de diamante e uma carga principal de 150 kgf e é usado para aços endurecidos e ligas de titânio. HRB usa uma esfera de metal duro de 1/16 polegada e uma carga principal de 100 kgf para materiais mais macios, como ligas de cobre e aço não endurecido. Um exemplo de dureza Rockwell que orienta grande parte da indústria é a especificação de engrenagens endurecidas em 58–62 HRC , que proporciona ótima resistência ao desgaste sem fragilidade excessiva.

Teste de dureza de aço e exemplos típicos de dureza Rockwell

O teste de dureza do aço é a aplicação mais frequente dos testadores de dureza de bancada, e os valores Rockwell servem como linguagem universal para especificar o tratamento térmico. A tabela abaixo fornece exemplos práticos e diretos de dureza para condições comuns de aço. Esses valores são o que um engenheiro de qualidade espera ao colocar uma amostra em um Testador de dureza United Rockwell .

O Rockwell Unido Testador de dureza : Uma solução prática de bancada

O Testador de dureza United Rockwell é uma marca específica de testador de dureza de bancada digital amplamente utilizado em testes de dureza metalúrgica e garantia de qualidade. Os modelos da série United TRU executam todas as escalas regulares e superficiais da Rockwell, incluindo HRC, HRB e HRN/T, com um sistema de aplicação de força em circuito fechado que garante precisão melhor que mais ou menos 0,5 HRC . O instrumento automatiza o assentamento da carga menor, a aplicação da carga maior, a permanência e a sequência de descarga com o pressionar de um botão, eliminando a influência do operador no resultado. Para testes de dureza de aço, isso significa que um técnico pode testar um lote de 50 amostras de eixo e obter números consistentes e repetíveis sem medição óptica. O display digital do testador mostra o valor de dureza diretamente e os dados podem ser exportados para controle estatístico do processo, tornando-o uma ferramenta central em qualquer biblioteca de métodos de verificação de dureza para metais.

Teste de dureza Brinell para materiais a granel e grossos

Brinell é o método de medição de dureza preferido para materiais com microestrutura grosseira ou heterogênea, como peças fundidas de ferro, peças forjadas e ligas de cobre. Um Esfera de carboneto de tungstênio de 10 mm é pressionado na superfície sob uma carga elevada, comumente 3000 kgf para aço e 500 kgf para metais não ferrosos macios . Umfter load removal, the diameter of the impression is measured with a calibrated microscope. The hardness number, reported as HBW 10/3000 por exemplo, é a carga aplicada dividida pela área de superfície do recuo. Como a bola grande coleta amostras de muitos grãos, o resultado é uma dureza aparente confiável que se correlaciona bem com a resistência à tração de muitos metais. Um exemplo típico de dureza deste método é 200 HBW para um ferro fundido cinzento .

Teste de dureza Vickers: precisão em todas as escalas

Vickers é único entre os métodos de medição de dureza porque o mesmo penetrador de pirâmide de base quadrada de diamante é usado para forças de 1 gf a 120 kgf, tornando o teste aplicável a tudo, desde um revestimento de 3 mícrons até uma placa de aço espessa. As diagonais de indentação são medidas opticamente, e a dureza, expressa como Alta tensão , é independente de carga em uma ampla faixa. Em testes de dureza metalúrgica, Vickers é essencial para determinação da profundidade do caso , onde uma série de recortes de 0,5 ou 1 kgf é feita da superfície ao núcleo para mapear o gradiente de dureza. É também o método de referência para qualificar zonas de solda e folhas finas onde Rockwell e Brinell perderiam variações críticas. Um exemplo de dureza para uma superfície nitretada é 1000 HV 0,5 , diminuindo para 300 HV no núcleo.

Testadores de dureza Shore para elastômeros e polímeros

Os testadores de dureza Shore são instrumentos portáteis que medem a resistência de borrachas, plásticos e outros materiais não metálicos à indentação por um indentador com mola. As duas escalas mais comuns são Shore A para borracha macia e Shore D para plásticos duros . Um durometer reading of 60 Shore A is typical for a rubber tire tread, while 80 Shore D indicates a hard hat material. The measurement is quick and non-destructive, making it a standard hardness checking method on the production floor and in the field. While not used for metals, Shore testers are a critical component of a complete hardness testing capability for hybrid components like bonded rubber-to-metal mounts.

Como realizar um teste de dureza: um guia passo a passo

O following practical procedure illustrates how to hardness test using a Rockwell bench tester, the most common industrial scenario. The same principles of sample preparation, machine verification, and indentation spacing apply across all methods.

1. Verifique o testador. Execute uma verificação diária de calibração em um bloco de teste certificado de dureza conhecida. A leitura deve estar dentro da tolerância declarada, normalmente mais ou menos 1,0 HRC para a escala HRC.
2. Prepare a superfície da amostra. O test surface and the anvil seat must be clean, dry, and free of scale or decarburization. For thin or irregular parts, use the correct elevating screw and anvil insert to ensure stability.
3. Selecione a escala e o penetrador corretos. Para aço endurecido acima de 20 HRC, instale o penetrador cônico diamantado e selecione a escala HRC. Para latão ou aço não endurecido, use a esfera de 1/16 pol. e a escala HRB.
4. Aplique a carga menor. Levante lentamente o parafuso de elevação até que o penetrador entre em contato com a amostra e a carga menor seja totalmente aplicada, indicado por uma marca de referência ou sinal sonoro.
5. Aplique a carga principal e permaneça. Acione o ciclo de teste. A máquina aplica toda a carga principal, mantém-na durante o tempo de espera especificado (normalmente de 3 a 6 segundos) e libera automaticamente de volta para a carga menor.
6. Leia o valor da dureza. O Rockwell number is displayed directly. Record the value and the scale, e.g., 58,5 HRC .
7. Mantenha o espaçamento adequado. O distance between indentations must be at least três vezes o diâmetro do recuo , e cada recuo deve ter pelo menos 2,5 vezes o diâmetro da borda da amostra para evitar interferência de endurecimento.

Selecionando o método correto de verificação de dureza

O choice of hardness measuring method is driven by material type, part geometry, the scale of the microstructure, and whether the test is for production release or failure analysis. The table below summarizes the primary hardness checking methods for metal and non-metal applications, providing a practical selection guide.

Um último ponto prático: nenhum teste de dureza é universal. Um laboratório de metalurgia bem equipado utiliza um Testador de dureza United Rockwell para verificações diárias da produção de aço, um testador de microdureza Vickers para análise de falhas e um medidor Shore portátil para inspeções de borracha de entrada. Combinar o método com o material e as informações necessárias é a base de testes de dureza confiáveis.