O que significa dureza dos materiais?
A dureza de um material é definida como sua capacidade de resistir a deformações permanentes localizadas, normalmente por indentação. A dureza também pode ser usada para descrever a resistência de um material à deformação devido a outras ações, como:
- Corte
- Abrasão
- Penetração
- Coçar
O tipo de deformação em consideração ao medir a dureza é a deformação plástica. Em outras palavras, o objeto ou material não retornará à sua forma original após ser deformado, ao contrário da deformação elástica.
A dureza é usada em inúmeras aplicações de projeto de engenharia. Essa propriedade é essencial, pois está diretamente relacionada ao desempenho e adequação do material. Por exemplo, a resistência de um componente ao desgaste geralmente aumenta com o aumento da dureza. Isso é especialmente importante para equipamentos mecânicos com peças móveis, como poços de elevadores.
A dureza não é uma propriedade material fundamental, por isso deve ser vista em contexto com outras propriedades, como resistência, elasticidade e ductilidade, para entender como essas propriedades se relacionam entre si. Por exemplo, enquanto um material pode ser duro, ele também pode ser quebradiço. Este atributo pode limitar o uso do material em aplicações específicas.
A dureza do material é medida usando um teste de dureza. O valor da dureza depende de vários fatores, como:
- A carga no penetrador
- A natureza da carga (impacto, carga contínua)
- Duração do carregamento
- Geometria do penetrador
Industriapedia explica a dureza dos materiais
Os materiais exibirão diferentes medidas de dureza sob diferentes tipos de carga. Por exemplo, um material que funciona bem sob uma carga de impacto de curta duração pode não funcionar tão bem quando submetido a uma carga contínua de longa duração.
Portanto, os testes de dureza devem ser realizados sob várias condições de carga para garantir que decisões de projeto e engenharia bem informadas possam ser tomadas.
Tipos de Dureza
Os três tipos principais de dureza são dureza a riscos, rebote e indentação. Cada um desses parâmetros é medido usando diferentes testes que usam diferentes conjuntos de ferramentas. Abaixo, discutiremos esses tipos de dureza em detalhes.
Dureza de indentação
A dureza de indentação é a resistência de um material à deformação permanente devido a uma carga contínua localizada. Durante os testes de dureza de indentação, o sujeito do teste é submetido a uma carga pontual contínua até que uma impressão seja formada.
Os testes de dureza de indentação são um dos testes de dureza mais comuns realizados em vários setores, pois os materiais são frequentemente submetidos a carregamento contínuo em aplicações do mundo real. Esse tipo de dureza é normalmente medido em uma escala conhecida como Escala Rockwell.
Figura 1. Equipamento de teste de dureza Rockwell. (Fonte: Sorapol Ujjin / Dreamstime.com)
Dureza de arranhão
A dureza do risco, como o próprio nome indica, é a capacidade de um material de resistir a arranhões e abrasão em sua superfície. Esses arranhões são tipicamente deformações estreitas causadas pela remoção de material devido ao contato com um material pontiagudo e mais duro.
Os testes de dureza por arranhão geralmente são realizados em materiais frágeis, como cerâmicas e minerais, porque não sofrem deformação plástica. Esse tipo de dureza é quantificado em uma escala conhecida como Escala de Mohs, que se baseia na dureza relativa ao risco de vários materiais. Nesta escala, o talco recebe o valor 1, enquanto o diamante recebe o valor 10.
Figura 2. Escala de dureza de Mohs. (Fonte: https://www.nps.gov/articles/mohs-hardness-scale.htm)
Rebote ou Dureza Dinâmica
A dureza de rebote está relacionada com a dureza elástica de um material, em oposição à sua dureza plástica (indentação). Durante os testes de dureza de rebote, o material absorve a energia de impacto de um martelo com ponta de diamante e a devolve, fazendo com que o martelo salte depois de atingir a superfície.
O teste de dureza de rebote de Leeb (LRHT) é um dos métodos mais populares usados para medir a dureza de rebote de metais.