ENSAIO DE DUREZA BRINELL E VICKERS

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
CAMPUS DE GUARATINGUETÁ
DEPARTAMENTO DE MATERIAIS E TECNOLOGIA
ENSAIO DE DUREZA BRINELL E VICKERS
Filipe de Paula Oliveira
Régis Santos Dias
UNESP Guaratinguetá, Departamento de Materiais e Tecnologia.
Turma 322L 
e-mail: filipeoliveira94@hotmail.com
regis_regis-dias@hotmail.com
Resumo: Neste ensaio realizado em laboratório foi feito o teste de dureza Brinell e Vickers em diferentes tipos de amostras de materiais metálicos, assim como: aços, alumínios e latão. O ensaio Brinell consiste na deformação de um corpo de prova por meio de um penetrador esférico de aço temperado (neste ensaio de diâmetro de 2,5 mm), enquanto o ensaio Vickers possui o mesmo conceito, com a única diferença sendo o formato e material do penetrador: de diamante em formato de pirâmide com base quadrada. As amostras de aço possuíam diferentes formas de tratamentos térmicos e/ou teor de carbono sendo que algumas possui um tratamento desconhecido por terem sido recebidas sem especificação, e as de alumínio possuíam diferentes elementos de liga, para que pudéssemos melhor analisar o procedimento e sua eficácia. O método Vickers é mais preciso do que o Brinell devido à impressão deixada no material, e mais versátil por poder medir a dureza de materiais mais duros.
Palavras-chave: Dureza Brinell, Dureza Vickers, Teste de dureza; 
1.	INTRODUÇÃO TEÓRICA
A dureza é uma propriedade mecânica que consiste em uma medida de resistência de um material a uma deformação plástica localizada (por exemplo, devido a uma pequena impressão ou risco).
Técnicas quantitativas para determinação da dureza foram desenvolvidas ao longo dos anos, nas quais um pequeno penetrador é forçado contra a superfície de um material a ser testado, sob condições controladas de carga e taxa de aplicação. A profundidade ou tamanho da impressão resultante é medida e relacionada a um número de índice de dureza. Quanto maior a impressão, mais mole é o material e menor é o valor de dureza (CALLISTER, 2006).
Neste experimento serão discutidos os resultados obtidos através do ensaio de dureza Brinell e Vickers observando a correlação existente entre os métodos, especificada em tabelas encontradas na literatura, além de avaliar e comparar os valores de limites de resistência de diferentes materiais.
OBJETIVO
Este experimento visa comparar os valores de dureza para cada amostra com a utilização dos métodos Brinell e Vickers, além de familiarizar os alunos com o equipamento para ensaios de dureza. 
MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Dureza Brinell
	Para este ensaio foi utilizado um penetrador esférico de aço temperado com diâmetro de 2,5mm. O tempo de aplicação da carga adotado foi de 15s. O valor da carga aplicada foi selecionado de acordo com o material de cada amostra, conforme tabela abaixo:
Tabela 3.1 – Valor da carga aplicada de acordo com material da amostra (Dureza Brinell).
	MATERIAL
	CARGA APLICADA (kgf)
	Aço 1060
	187,5
	Aço 1045
	187,5
	Aço 1020
	187,5
	Aço 1045 recozido
	62,5
	Aço 1020 recozido
	62,5
	Alumínio 7050
	62,5
	Alumínio 2024
	62,5
	Alumínio 356
	31,25
	Alumínio comercial
	31,25
	Latão
	31,25
	Para realização do ensaio as amostras devem estar previamente lixadas ou até mesmo polidas. O equipamento utilizado é uma máquina para ensaios de dureza universal modelo Wolpert, ajustado na escala de precisão 0,01mm. 
	Após aplicação da carga e o tempo transcorrido, deve-se fazer duas medições do diâmetro da impressão, uma a 90° da outra e calcular a média das duas.
 
Figura 3.1 Durômetro para medidas de Dureza Brinell e Vickers.
Figura 3.2– Medição do diâmetro da impressão no ensaio Brinell.
	Após o cálculo do diâmetro médio da impressão, deve-se usar a fórmula abaixo para calcular o valor da Dureza Brinell.
						(1)
		Onde: 
HB é o valor da dureza Brinnel
Q é a carga aplicada pelo penetrador
D é o diâmetro da esfera do penetrador
d é a média entre as medidas de diâmetro d1 e d2 da marca impressa no material
3.2 Dureza Vickers
	Neste ensaio o procedimento é semelhante ao de Dureza Brinell, porém só existe um tipo de penetrador, de diamante, com formato de pirâmide de base quadrada e ângulo de 136° entre as faces opostas. A impressão causada é menor do que no ensaio Brinell, então a superfície da amostra deve estar polida e isenta de óxidos. O tempo de aplicação utilizado foi de 10s e a força da carga foi de acordo com o tipo de material, conforme tabela abaixo.
Tabela 3.2 – Valor da carga aplicada de acordo com material da amostra (Dureza Vickers).
	MATERIAL
	CARGA APLICADA (kgf)
	Aço 1060
	40
	Aço 1045
	40
	Aço 1020
	40
	Aço 1045 recozido
	20
	Aço 1020 recozido
	20
	Alumínio 7050
	20
	Alumínio 2024
	20
	Alumínio 356
	10
	Alumínio comercial
	10
	Latão
	10
	O equipamento utilizado foi o mesmo anterior, máquina para ensaios de dureza universal modelo Wolpert. A impressão deixada é um quadrado, e assim deve-se medir as suas diagonais.
Figura 2 – Medição das diagonais da impressão no ensaio Vickers.
	Após medidas as diagonais, deve-se tirar à média dos dois valores e utilizar a equação abaixo.
 							(2)
		
Onde: 
HV é o valor da dureza Vickers
Q é a carga aplicada pelo penetrador
L é a média entre as medidas das diagonais d1 e d2 da marca impressa no material
DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Tabela 4.1 – Resultados dos ensaios de Dureza Brinell e Vickers.
	
	MATERIAL
	DUREZA BRINELL
	DUREZA VICKERS
	
	CARGA (kgf)
	MEDIDAS
	MÉDIA
	CARGA (kgf)
	MEDIDAS
	MÉDIA
	Aço 1060
	187,5
	219
	229
	224
	40
	241
	241
	241
	Aço 1045
	187,5
	255
	263
	259
	40
	269
	280
	274,5
	Aço 1020
	187,5
	219
	213
	216
	40
	184
	184
	184
	Aço 1045 recozido
	62,5
	194
	191
	192,5
	20
	205
	205
	205
	Aço 1020 recozido
	62,5
	131
	131
	131
	20
	155
	164
	159,5
	Alumínio 7050
	62,5
	164
	155
	159,5
	20
	172
	179
	175,5
	Alumínio 2024
	62,5
	155
	155
	155
	20
	168
	183
	175,5
	Alumínio 356
	31,25
	79,6
	81,9
	80,8
	10
	74,2
	80,5
	77,35
	Alumínio comercial
	31,25
	67,3
	69,1
	68,2
	10
	74,2
	74,2
	74,2
	Latão 
	31,25
	92,6
	92,6
	92,6
	10
	98
	98
	98
	As durezas obtidas dos aços estão no valor esperado, sendo que aços com maior teor de carbono possuem maior dureza e nos recozidos houve uma diminuição da dureza, porém existe uma discrepância entre os resultados dos aços 1060 e 1045, já que o aço de maior teor de carbono deveria ser o mais duro. Aqui, como não foi informado o processo de fabricação desses materiais sugere-se que o aço 1060 tenha recebido um tratamento diferenciado, como por exemplo um processo de recozimento, o que levou a um resultado de dureza menor que o esperado. 
	Os valores divergentes podem se referir à visualização imprecisa na tela do microscópio do durômetro por parte dos leitores, ou até mesmo, e o mais provável, pela qualidade dos materiais recebidos, já que a literatura fornece uma estimativa dos valores das propriedades mecânicas, mas como visto, elas podem se alterar por diferenças na composição, impurezas e no tratamento térmico. 
CONCLUSÃO 
	Em primeiro lugar, é notável que cada material reage de uma maneira diferente ao ensaio de dureza, dependendo de sua composição ou do tratamento térmico ao qual foi submetido. Um exemplo bem claro são os aços com diferentes teores de carbono, quanto maior o teor de carbono, maior é a sua dureza.
Pode-se concluir que as composições dos materiais assim como o seu histórico de processamento influem diretamente nas suas propriedades específicas, observando a variação dos valores da propriedade mecânica medida neste experimento em função destas variáveis. Assim, ambos os fatores são geralmente controlados a fim de acarretar mudanças previstas no material. Os ensaios de dureza Brinell e Vickers estão
consolidados na mediação de propriedades de dureza, sendo que o Brinell apresenta limitações quanto a gama de valores a serem medidos, enquanto o Vickers é mais preciso por fornecer uma casa decimal já na medição. Os materiais utilizados no laboratório apresentam boa conformidade com a literatura, com exceção do aço 1060 discutido na seção de resultados.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
	CALLISTER W.D. Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2002. 
COSTA, H. N. Diversos conceitos sobre ensaios de dureza. Disponível em: <http://www.moldesinjecaoplasticos.com.br/dureza.asp>. Acessado em: 30/03/2017.
SOUZA, S. A. Ensaios mecânicos de materiais metálicos. 3.ed. São Paulo: Editora Edgard Blücher LTDA, 1977. 
	
UTP. Dureza Vickers. Disponível em: <http://www.utp.edu.co/~gcalle/Contenidos/DurezaHV.htm>. Acessado em: 30/03/2017.
ALVES, C.S; ALBA, M.J. Ensaios de dureza. Maringá. 2013. Anais eletrônico. Maringá: UEM, 2013 Disponível em <http://www.dem.uem.br/cleber/wp-content/uploads/2013/06/Ensaio-de-dureza.pdf>. Acessado em 30/03/2017
ABAL. Fundamentos e aplicações do alumínio. Disponível em: <http://ftp.demec.ufpr.br/disciplinas/EngMec_NOTURNO/TM343/09_1fundamentos-Alum%EDnio.pdf> Acessado em: 30/3/2017