Tabela de conversão de dureza: HLD, HRC, HRB, HV, HB, HSD

O que é a dureza?

A dureza é uma medida da resistência de um material à penetração de um objeto duro na sua superfície, servindo como um indicador de desempenho crucial para materiais metálicos. Normalmente, valores de dureza mais elevados estão correlacionados com uma melhor resistência ao desgaste. Os indicadores de dureza mais comuns são a dureza Brinell, a dureza Rockwell e a dureza Vickers.

1. Dureza Brinell (HB)

A dureza Brinell é medida através da aplicação de uma carga específica (normalmente 3000 kg) a uma esfera de aço endurecido (normalmente com 10 mm de diâmetro) pressionada na superfície do material. Após manter a carga durante um determinado período e depois descarregar, o valor da dureza Brinell (HB) é calculado como o rácio entre a carga e a área de indentação, expresso em KN/mm² (N/mm²).

2. Dureza Rockwell (HR)

Quando a dureza Brinell (HB) é superior a 450 ou a amostra é demasiado pequena, é utilizado o ensaio de dureza Rockwell. Este ensaio consiste em pressionar um cone de diamante com um ângulo superior de 120° ou uma esfera de aço (1,59 mm ou 3,18 mm de diâmetro) na superfície do material sob uma carga específica. A dureza é então calculada com base na profundidade da indentação. A dureza Rockwell é expressa em três escalas:

• HRA: Utiliza uma carga de 60 kg e um indentador de cone de diamante, adequado para materiais extremamente duros, como ligas duras.
• HRB: Utiliza uma carga de 100 kg e uma esfera de aço endurecido de 1,58 mm de diâmetro, adequada para materiais mais macios como o aço recozido e o ferro fundido.
• CDH: Utiliza uma carga de 150 kg e um indentador de cone de diamante, adequado para materiais muito duros como o aço temperado.

3. Dureza Vickers (HV)

A dureza Vickers é determinada pressionando um cone quadrado de diamante com um ângulo superior de 136° e uma carga de até 120 kg na superfície do material. O valor da dureza Vickers (HV) é calculado dividindo a carga pela área da superfície da fossa de indentação, expressa em kgf/mm².

4. Dureza Leeb (HLD)

A dureza Leeb mede a dureza local ou global dos materiais metálicos, avaliando a resposta do material a uma carga de impacto. O valor da dureza Leeb pode ser convertido noutras unidades de dureza, como a dureza Rockwell e Brinell.

5. Dureza Shore (HSD)

A dureza Shore mede a dureza de materiais não metálicos, avaliando a resistência do material a uma forma específica de indentador. Os valores de dureza Shore podem ser convertidos noutras unidades de dureza.

Nota:

No ensaio de dureza Rockwell, HRA, HRB e HRC representam três escalas diferentes: Escala A, Escala B e Escala C. O teste Rockwell é um teste de dureza de indentação comum. Todas as três escalas começam com uma pressão inicial de 98,07N (10kgf), e o valor da dureza é calculado com base na profundidade da indentação. A Escala A utiliza um indentador cónico de diamante com uma pressão máxima de 588,4N (60kgf); a Escala B utiliza um indentador de esfera de aço de 1,588mm (1/16 polegadas) com uma pressão máxima de 980,7N (100kgf); a Escala C utiliza o mesmo cone de diamante da Escala A, mas com uma pressão máxima de 1471N (150kgf). A Escala B é adequada para materiais mais macios, enquanto a Escala C é para materiais mais duros.

A experiência indica uma correlação aproximada entre os diferentes valores de dureza dos materiais metálicos e entre a dureza e os valores de resistência. A dureza é determinada pela resistência do material à deformação plástica inicial e subsequente. Por conseguinte, uma maior resistência do material resulta geralmente numa maior dureza. No entanto, as relações de conversão entre diferentes materiais nem sempre são consistentes.

Consulte a "Tabela de comparação de dureza" abaixo para converter os diferentes valores de dureza do aço.

Tabela de conversão de dureza

De acordo com a norma alemã DIN50150, a tabela seguinte compara a resistência à tração dos materiais de aço normalmente utilizados com a dureza Vickers, a dureza Brinell e a dureza Rockwell.

1. Gráfico de dureza HB, HB, HRC

2. Gráfico de dureza HV, HRC, HBS

3. Gráfico de dureza HLD, HRC, HRB, HV, HB, HSD

Conversão dos valores de dureza do aço

Valores aproximados de conversão da dureza Vickers (HV) do aço para outros dureza e resistência medidas.

• a) Os valores representados a negrito nesta tabela correspondem aos valores de conversão da dureza de acordo com a tabela ASTM-E140 acima, listados pela respectiva associação SAE-ASM-ASTM.
• b) Os valores numéricos entre parênteses estão fora do intervalo e são fornecidos apenas para referência.

Fórmulas de conversão de dureza

1. Dureza Shore (HS) = Dureza Brinell (BHN) / 10 + 12
2. Dureza Shore (HS) = Dureza Rockwell (HRC) + 15
3. Dureza Brinell (BHN) = Dureza Vickers (HV)
4. Dureza Rockwell (HRC) = Dureza Brinell (BHN) / 10 - 3

Dureza Rockwell (HRC) vs Dureza Brinell (HB)

A dureza é um indicador de desempenho que mede o grau de suavidade ou dureza de um material. Existem muitos métodos para testar a dureza, cada um com princípios diferentes, levando a diferentes valores e significados de dureza.

O mais comum é o ensaio de dureza por indentação de carga estática, como a dureza Brinell (HB), a dureza Rockwell (HRA, HRB, HRC) e a dureza Vickers (HV).

Estes valores de dureza indicam a capacidade da superfície de um material para resistir à indentação de um objeto duro.

A popular Dureza Leeb (HL) e a Dureza Shore (HS) pertencem aos testes de dureza de ressalto, representando o tamanho do trabalho de deformação elástica do metal.

Por conseguinte, a dureza não é uma simples quantidade física, mas um indicador de desempenho abrangente que reflecte a elasticidade, a plasticidade, a resistência e a tenacidade de um material.

1. Dureza do aço: O símbolo da dureza dos metais (dureza) é H.

Dependendo do método de ensaio utilizado,

• Convencionalmente, existem medições de dureza Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) e Leeb (HL), entre as quais HB e HRC são as mais utilizadas.
• A HB tem uma vasta gama de aplicações, enquanto a HRC é adequada para materiais com elevada dureza superficial, como a dureza de tratamentos térmicos. A diferença entre eles reside no indentador utilizado no aparelho de teste de dureza; o aparelho de teste de dureza Brinell utiliza uma esfera de aço, enquanto o aparelho de teste de dureza Rockwell utiliza um diamante.
• A HV é utilizada para análise microscópica. A dureza Vickers (HV) é determinada pressionando um cone quadrado de diamante com uma carga de até 120 kg e um ângulo superior de 136° na superfície do material e, em seguida, dividindo a área da superfície da fossa de indentação pelo valor da carga para obter o valor da dureza Vickers (HV).
• O aparelho de teste de dureza portátil HL é fácil de medir. Calcula a dureza utilizando uma bola de impacto para fazer ricochete na superfície de dureza, e a fórmula para a Dureza Leeb HL=1000×VB (velocidade de ricochete) / VA (velocidade de impacto).
• O medidor de dureza Leeb portátil mais comummente utilizado pode converter as medições Leeb (HL) em dureza Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) e Shore (HS). Ou utilize o princípio Leeb para medir diretamente os valores de dureza com Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL), Shore (HS).

A dureza Rockwell (HRC) é geralmente utilizada para materiais com elevada dureza, tais como os materiais após tratamento térmico.

2. HB - Dureza Brinell

Este método é geralmente utilizado quando o material é mais macio, como os metais não ferrosos ou o aço antes do tratamento térmico ou após recozimento. A dureza Brinell (HB) é medida aplicando uma determinada carga de ensaio para pressionar uma esfera de aço endurecido ou uma esfera de carboneto de um determinado diâmetro na superfície do metal que está a ser testado, mantendo-a durante um período de tempo especificado, descarregando-a em seguida e medindo o diâmetro da indentação na superfície testada.

O valor da dureza Brinell é obtido dividindo a carga pela área da superfície esférica da indentação.

Normalmente, uma determinada carga (geralmente 3000 kg) é utilizada para pressionar uma esfera de aço endurecido de um determinado tamanho (geralmente 10 mm de diâmetro) na superfície do material, mantida durante um período de tempo e, após a descarga, a relação entre a carga e a área de indentação é o valor da dureza Brinell (HB), com unidades em quilogramas-força/mm2 (N/mm²).

3. A dureza Rockwell utiliza a profundidade da deformação plástica da indentação para determinar o índice do valor da dureza.

Uma unidade de dureza é 0,002 milímetros. Quando HB>450 ou a amostra é demasiado pequena, o ensaio de dureza Brinell não pode ser utilizado e é adoptada a medição da dureza Rockwell. Este ensaio envolve a utilização de um cone de diamante com um ângulo de 120° ou uma esfera de aço com um diâmetro de 1,59 ou 3,18 mm, sob uma determinada carga, pressionado na superfície do material e determinando a dureza do material a partir da profundidade da indentação. De acordo com as diferentes durezas do material de ensaio, são utilizadas três escalas diferentes:

• HRA: Utiliza uma carga de 60 kg e um indentador de cone de diamante para determinar a dureza e é utilizado para materiais com dureza extremamente elevada (como ligas duras, etc.).
• HRB: Utiliza uma carga de 100 kg e uma esfera de aço endurecido com um diâmetro de 1,58 mm para determinar a dureza e é utilizado para materiais com dureza inferior (como aço recozido, ferro fundido, etc.).
• HRC: Utiliza uma carga de 150 kg e um indentador de cone de diamante para determinar a dureza e é utilizado para materiais com dureza muito elevada (como o aço temperado, etc.).

Adicionalmente:

• HRC implica a escala C de dureza Rockwell.
• HRC e HB são ambos amplamente utilizados na produção.
• A gama aplicável da HRC é HRC 20-67, equivalente a HB225-650.

Se a dureza exceder este intervalo, utilizar a escala de dureza Rockwell A (HRA).

Se a dureza for inferior a este intervalo, utilizar Dureza Rockwell B (HRB).

O limite superior da dureza Brinell é HB650; não pode exceder este valor.

4. O indentador para a escala C do aparelho de ensaio de dureza Rockwell é um cone de diamante com um ângulo de vértice de 120 graus. A carga de ensaio é um valor fixo, e a norma chinesa é de 150 quilogramas de força. O indentador para o aparelho de ensaio de dureza Brinell é uma esfera de aço endurecido (HBS) ou um liga dura bola (HBW). A carga de ensaio varia consoante o diâmetro da esfera, oscilando entre 3000 e 31,25 quilogramas de força.

5. A indentação da dureza Rockwell é muito pequena e o valor da medição é local, pelo que o valor médio deve ser calculado através da medição de vários pontos. É adequado para produtos acabados e chapas finas, e é classificado como ensaio não destrutivo. A indentação da dureza Brinell é maior, e o valor de medição é exato, mas não é adequado para produtos acabados e chapas finas. Geralmente não é classificado como ensaio não destrutivo.

6. O valor da dureza Rockwell é um número adimensional, sem unidade. (Por conseguinte, é incorreto referir-se à dureza Rockwell como um grau.) O valor da dureza Brinell tem uma unidade e uma certa relação aproximada com a resistência à tração.

7. A dureza Rockwell é apresentada diretamente no mostrador e também pode ser apresentada digitalmente. É cómodo de utilizar, rápido e intuitivo, e adequado para a produção em massa. A dureza Brinell requer a utilização de um microscópio para medir o diâmetro da indentação e, em seguida, consultar a tabela ou calcular, a operação é relativamente incómoda.

8. Em determinadas condições, a HB e a HRC podem ser convertidas consultando uma tabela. A fórmula de cálculo mental pode ser recordada, grosso modo, como 1HRC≈1/10HB.

Ensaios de dureza

A dureza é uma propriedade crítica dos materiais, particularmente em aplicações industriais e de engenharia. Refere-se à medida da resistência de um material à deformação, especialmente à deformação plástica, quando sujeito a uma força. Em termos mais simples, a dureza indica a capacidade de um material resistir à penetração, a riscos ou ao desgaste. Este atributo é crucial para avaliar o desempenho e a durabilidade dos materiais utilizados em vários ambientes.

Existem várias escalas e métodos de medição da dureza, mas os mais utilizados incluem HLD, HRC, HRB, HV, HB e HSD. Cada uma destas medições testa diferentes aspectos da resistência de um material a forças ou deformações, utilizando técnicas e máquinas de ensaio específicas. É importante compreender as várias escalas de dureza, uma vez que podem fornecer resultados diferentes e são mais adequadas para tipos específicos de materiais.

HLD, ou Dureza Leeb, é um teste de dureza dinâmico que mede a velocidade de ressalto de um pequeno corpo de impacto após ser atingido pelo material em teste. Quanto maior for a velocidade de ressalto, mais duro é o material. O HLD é utilizado para testes in-situ de componentes grandes e pesados.

As escalas HRC, HRB e outras escalas de dureza Rockwell utilizam um pequeno indentador para criar uma indentação na superfície do material sob uma força pré-determinada. A profundidade da indentação é medida, dando-nos uma indicação da dureza. Os valores de dureza são representados como 0-100 HRC, 0-100 HRB, e assim por diante. A dureza Rockwell é normalmente utilizada para avaliar metais e materiais mais duros.

HV representa a Dureza Vickers e utiliza um indentador de pirâmide de diamante com uma carga aplicada para criar uma pequena indentação na superfície do material. As dimensões da indentação são então medidas, o que revela o valor de dureza do material. A dureza Vickers é adequada para materiais com diferentes níveis de dureza e espessuras, incluindo cerâmicas e revestimentos metálicos finos.

HB significa Dureza Brinell e utiliza um indentador esférico sob uma carga específica empurrada para o material. O diâmetro da indentação deixada é medido para determinar a dureza do material. A dureza Brinell é normalmente utilizada para materiais mais macios, como o alumínio, o latão e alguns tipos de aço.

Por último, HSD é uma abreviatura de Escleroscópio de Dureza - um método de teste de dureza menos comum que funciona com base no princípio da medição da altura do ressalto de um martelo com ponta de diamante após o impacto na superfície do material.

A seleção do método adequado de medição da dureza é crucial para obter resultados exactos e aferir desempenho dos materiais. É essencial ter em conta as especificidades propriedades dos materiaisOs métodos de medição de dureza são baseados em dados de mercado, requisitos da indústria e necessidades de aplicação para tomar decisões informadas ao selecionar métodos de medição de dureza.

Quais são as fontes comuns de erro nos ensaios de dureza e como é que esses erros podem ser reduzidos?

As fontes comuns de erros nos ensaios de dureza incluem principalmente erros do próprio aparelho de ensaio de dureza, alterações nas condições de ensaio e erros técnicos do operador. Especificamente, as fontes de erro nos ensaios de dureza Rockwell podem ser divididas em três categorias principais: a primeira categoria é constituída por questões relacionadas com o próprio aparelho de ensaio de dureza, tais como a força de ensaio, o erro de posição do indentador e o erro da estrutura de medição; a segunda categoria de erros resulta de alterações nas condições de ensaio; a terceira categoria de erros tem origem em erros técnicos do operador. As fontes de erro nos ensaios de dureza Vickers incluem a orientação do operador e a leitura das diagonais de indentação, que podem ser erróneas, e as diferenças de resultados que podem resultar da utilização de diferentes dispositivos de medição por pessoal diferente.

Para reduzir estes erros, podem ser adoptadas as seguintes medidas

No que respeita aos erros do próprio aparelho de ensaio de dureza, estes podem ser reduzidos através de uma calibração e manutenção regulares. Por exemplo, no caso dos aparelhos de ensaio de dureza Rockwell, é necessário garantir que as suas peças não se deformam nem se deslocam para evitar erros causados por parâmetros de dureza que excedam as normas especificadas.

Melhorar as condições de ensaio, tais como aumentar a rugosidade da superfície, o peso e o grau de acoplamento da peça de trabalho, especialmente quando se mede a dureza Brinell. Para materiais especiais, como placas finas, aplicar uma camada uniforme de manteiga ou vaselina na parte de trás para melhorar o efeito de acoplamento.

Reduzir os erros técnicos do operador. Os aparelhos de ensaio de dureza Vickers totalmente automáticos podem eliminar em grande parte os erros humanos, uma vez que reduzem a dependência da seleção e leitura das diagonais de indentação.

Utilizar aparelhos de teste de dureza adequados para os ensaios. Por exemplo, para peças pequenas, escolher um aparelho de teste de dureza adequado e tomar as medidas correspondentes para reduzir os erros, como evitar o impacto lateral em materiais ocos.

Através destas medidas, os erros nos ensaios de dureza podem ser eficazmente reduzidos, melhorando a precisão e a fiabilidade dos resultados dos ensaios.