Dureza HRC vs HB: Diferenças e conversão

O que é a dureza?

A dureza é um índice de desempenho crucial utilizado para medir a resistência dos materiais à indentação ou deformação causada por objectos duros. Esta propriedade é essencial em várias aplicações industriais, incluindo a seleção de materiais, o controlo de qualidade e a engenharia mecânica.

Métodos de ensaio de dureza

Os métodos de ensaio de dureza variam, cada um com princípios e implicações únicos por detrás dos valores medidos. As principais categorias de ensaios de dureza incluem ensaios de indentação de carga estática e ensaios de dureza por ressalto.

Ensaios de dureza por indentação com carga estática

1. Dureza Brinell (HB):
   • Normalmente utilizado para materiais macios, como metais não ferrosos e aço, antes do tratamento térmico.
   • Uma esfera de aço endurecido ou uma esfera de carboneto cimentado com um diâmetro específico é pressionada na superfície do material sob uma carga especificada. O valor da dureza é calculado dividindo a carga pela área da superfície de indentação.
2. Dureza Rockwell (HR):
   • Adequado para materiais com elevada dureza superficial, como os tratados termicamente.
   • Utiliza escalas diferentes consoante o indentador e a carga:
     • HRA: Cone de diamante, 60 kg de carga, para materiais extremamente duros.
     • HRB: Esfera de aço com 1,59 mm de diâmetro, 100 kg de carga, para materiais mais macios.
     • HRC: Cone de diamante, 150 kg de carga, para materiais mais duros.
   • O valor da dureza é determinado pela profundidade da indentação.
3. Dureza Vickers (HV):
   • Adequado para análise microscópica.
   • Utiliza um indentador de cone quadrado diamantado com um ângulo superior de 136°, pressionado no material sob uma carga inferior a 120 kg.
   • O valor da dureza é obtido dividindo a carga pela área da superfície da fossa de indentação.
4. Dureza Shore (HA, HD):
   • Utilizado principalmente para borracha e plásticos.

Ensaios de dureza de ricochete

1. Dureza Leeb (HL):
   • Mede o trabalho de deformação elástica dos metais.
   • Envolve o ressalto de uma cabeça de bola de impacto na superfície do material e o cálculo da dureza a partir da velocidade de ressalto relativa à velocidade de impacto.
2. Dureza Shore (HS):
   • Utilizado para vários materiais, medido pela dureza de indentação de elastómeros e borrachas.

Significado da dureza

A dureza não é uma quantidade física única, mas um índice de desempenho abrangente que reflecte a elasticidade, a plasticidade, a resistência e a tenacidade de um material. É crucial para compreender a resistência ao desgaste, a durabilidade e a adequação de um material a aplicações específicas.

Dureza do aço

A dureza dos metais, em particular do aço, é indicada pelo código H. Vários métodos de ensaio de dureza permitem uma compreensão pormenorizada das propriedades do aço:

Os métodos convencionais incluem os ensaios de dureza Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) e Leeb (HL). Entre estes, o HB e o HRC são os mais utilizados.

O HB tem uma vasta gama de aplicações, enquanto o HRC é adequado para materiais com elevada dureza superficial, como os obtidos através de tratamento térmico.

A principal diferença entre estes dois testes é o tipo de sonda utilizada no aparelho de teste de dureza. O aparelho de teste de dureza Brinell utiliza uma esfera de aço como sonda, enquanto o aparelho de teste de dureza Rockwell utiliza uma sonda de diamante.

● HV - adequado para análise microscópica. A dureza Vickers (HV) é medida pressionando um indentador de cone quadrado de diamante com um ângulo superior de 136° na superfície do material com uma carga inferior a 120 kg. O valor da dureza Vickers (HV) é obtido dividindo a área da superfície da fossa de indentação do material pelo valor da carga.

O medidor de dureza portátil HL é conveniente para medições. Funciona através de um ressalto após a cabeça da bola de impacto atingir a superfície de dureza. A dureza é calculada utilizando a relação entre a velocidade de ressalto e a velocidade de impacto do punção a 1 mm da superfície da amostra, e a fórmula: Dureza Leeb HL = 1000 × VB (velocidade de ressalto) / VA (velocidade de impacto).

O medidor de dureza Leeb portátil mais comummente utilizado pode ser convertido em dureza Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) e Shore (HS) após a medição com Leeb (HL). Em alternativa, pode medir diretamente o valor de dureza utilizando Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL) e Shore (HS) utilizando o princípio Leeb.

O testador de dureza Leeb série TH, produzido pela Time Company, tem esta função, que é um complemento útil para a máquina de dureza de mesa tradicional! (Para obter detalhes, clique em Testador de Dureza Leeb TH140/TH160/HLN-11A/HS141 Série Portátil).

1. HB - Dureza Brinell:

A dureza Brinell (HB) é normalmente utilizada para materiais macios, tais como metais não ferrosos, aço antes do tratamento térmico ou após recozimento.

Por outro lado, a dureza Rockwell (HRC) é geralmente utilizada para materiais com dureza mais elevada, como os que foram submetidos a tratamento térmico.

Para medir a dureza Brinell, uma esfera de aço endurecido ou carboneto cimentado Uma esfera com um diâmetro específico é pressionada na superfície do material a ensaiar sob uma carga de ensaio especificada, mantida durante um tempo definido e depois descarregada para medir o diâmetro de indentação da superfície a ensaiar.

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

Normalmente, uma esfera de aço endurecido com um diâmetro de 10 mm é pressionada na superfície do material com uma carga de 3000 kg durante um determinado período de tempo. Após a descarga, o rácio entre a carga e a área de indentação produz o valor de dureza Brinell (HB), medido em quilogramas-força por milímetro quadrado (kgf/mm2 ou N/mm2).

2. HR Dureza Rockwell

A dureza Rockwell (HR) é um método para determinar o índice de dureza de um material com base na profundidade de deformação plástica da indentação. A dureza é medida em unidades de 0,002 mm.

Quando o ensaio de dureza Brinell não pode ser utilizado, por exemplo, quando o valor HB do material é superior a 450 ou a dimensão da 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 com um diâmetro de 1,59 mm ou 3,18 mm na superfície do material testado sob uma carga específica. A dureza do material é então calculada a partir da profundidade da indentação.

Existem três escalas diferentes para medições de dureza Rockwell com base na dureza do material de teste:

HRA: É uma medida de dureza determinada utilizando um indentador de cone de diamante e aplicando uma carga de 60 kg. Esta escala é utilizada para materiais que têm uma dureza extremamente elevada, tais como carboneto cimentado.

HRB: É uma medida de dureza determinada utilizando uma esfera de aço endurecido de 1,59 mm de diâmetro e aplicando uma carga de 100 kg. Esta escala é utilizada para materiais de baixa dureza, como o aço recozido, o ferro fundido, etc.

HRC: É uma medida de dureza determinada utilizando uma prensa de cone de diamante e aplicando uma carga de 150 kg. Esta escala é utilizada para materiais de elevada dureza, como o aço temperado, etc.

Para além disso:

(1) HRC significa a escala C de dureza Rockwell.

(2) HRC e HB são amplamente utilizados na produção.

(3) A gama de aplicação da HRC vai de HRC 20 a 67, o que equivale a HB225 a 650. Se a dureza exceder este intervalo, deve ser utilizada a escala de dureza Rockwell A (HRA). Se a dureza for inferior a esta gama, deve ser utilizada a escala Dureza Rockwell B (HRB) deve ser utilizada. O limite superior da dureza Brinell (HB650) não pode ser ultrapassado.

(4) O indentador da escala C do aparelho de ensaio de dureza Rockwell é um cone de diamante com um ângulo superior de 120 graus. A carga de ensaio é um valor específico, com um padrão chinês de 150 kg de força.

O testador de dureza Brinell utiliza uma esfera de aço endurecido (HBS) ou uma esfera de carboneto cimentado (HBW) como indentador, e a carga de teste varia de acordo com o diâmetro da esfera, variando de 3000 a 31,25 kgf.

(5) A indentação da dureza Rockwell é muito pequena, e o valor medido é localizado, por isso é necessário medir o valor médio em vários pontos. É adequado para produtos acabados e películas finas e é classificado como ensaios não destrutivos.

A indentação da dureza Brinell é grande e o valor medido é exato. Não é adequado para produtos acabados e películas finas e geralmente não é considerado um ensaio não destrutivo.

(6) O valor da dureza Rockwell é um número adimensional e não tem uma unidade. Por conseguinte, é incorreto referir-se à dureza Rockwell em termos de graus. O valor da dureza Brinell tem unidades e tem uma relação aproximada com a resistência à tração.

(7) A dureza Rockwell pode ser visualizada diretamente no mostrador ou digitalmente. É fácil de operar, rápido e intuitivo, tornando-o adequado para a produção em massa. A dureza Brinell requer um microscópio para medir o diâmetro da indentação e depois verificar a tabela ou efetuar cálculos, o que pode ser complicado.

(8) Em determinadas condições, a HB e a HRC podem ser verificadas e trocadas. A fórmula de cálculo mental é aproximadamente 1HRC ≈ 1/10HB.

Seguem-se vários quadros comparativos comuns:

1. Tabela de conversão da dureza padrão nacional HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD

2. De acordo com a norma alemã DIN50150, apresenta-se a seguir o quadro de comparação entre a resistência à tração dos aços da gama comum e a dureza Vickers, a dureza Brinell e a dureza Rockwell:

Tabela de relações grosseiras de várias durezas

Nota: Fonte do quadro 3: Baber Colman

Valor aproximado de conversão de Brinell dureza do aço

O ensaio de dureza é um método simples e fácil de testar as propriedades mecânicas.

Para substituir alguns ensaios de propriedades mecânicas por ensaios de dureza, é necessária uma relação de conversão mais exacta entre dureza e resistência na produção.

Os dados empíricos demonstraram que existe uma correlação aproximada entre os vários valores de dureza de materiais metálicosbem como entre os valores de dureza e de resistência.

Uma vez que o valor da dureza é determinado pela resistência à deformação plástica inicial e contínua, um material com maior resistência apresentará uma maior resistência à deformação plástica e, por conseguinte, valores de dureza mais elevados.

Tabela de conversão da dureza padrão nacional HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD

As tabelas são essenciais para converter os valores de dureza entre diferentes escalas e compreender a relação entre a dureza e outras propriedades mecânicas, como a resistência à tração.

Conclusão

O ensaio de dureza é um método essencial na ciência e engenharia dos materiais para determinar a adequação de um material a aplicações específicas. Ao compreender os diferentes métodos e as suas utilizações adequadas, é possível selecionar a melhor técnica de ensaio para garantir o desempenho e a fiabilidade do material. Este guia completo tem como objetivo fornecer uma visão mais aprofundada dos ensaios de dureza, permitindo uma melhor seleção de materiais e controlo de qualidade em várias indústrias.