A dureza dos metais. tabela de dureza de metal

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Última modificação: 2024-01-18 04:25

Para que as peças e mecanismos funcionem por muito tempo e de forma confiável, os materiais de que são feitos devem atender às condições de trabalho necessárias. É por isso que é importante controlar os valores permitidos de seus principais parâmetros mecânicos. As propriedades mecânicas incluem dureza, resistência, resistência ao impacto, ductilidade. A dureza dos metais é uma característica estrutural primária.

Conceito

A dureza de metais e ligas é a propriedade de um material criar resistência quando outro corpo penetra em suas camadas superficiais, que não se deforma e não colapsa sob cargas acompanhantes (indentador). Definido com o propósito:

• obtenção de informações sobre recursos de projeto aceitáveis e possibilidades de operação;
• análise do estado sob a influência do tempo;
• monitorando os resultados do tratamento térmico.

A resistência e a resistência da superfície ao envelhecimento dependem parcialmente deste indicador. Explorar como originalmaterial e peças acabadas.

Opções de pesquisa

O indicador é um valor chamado número de dureza. Existem vários métodos para medir a dureza dos metais. A pesquisa mais precisa é usar diferentes tipos de cálculo, indentadores e testadores de dureza apropriados:

1. Brinell: a essência do aparato é pressionar uma bola no metal ou liga em estudo, calculando o diâmetro da impressão e depois calculando matematicamente o parâmetro mecânico.
2. Rockwell: Uma bola ou cone de diamante é usado. O valor é exibido em uma escala ou calculado.
3. Vickers: A medição mais precisa da dureza do metal usando uma ponta piramidal de diamante.

Existem fórmulas e tabelas especiais para determinar as correspondências paramétricas entre indicadores de diferentes métodos de medição para o mesmo material.

Fatores que determinam a opção de medição

Em condições de laboratório, com a gama necessária de equipamentos, a escolha do método de pesquisa é realizada em função de certas características da peça.

1. Valor indicativo do parâmetro mecânico. Para aços estruturais e materiais com baixa dureza até 450-650 HB, é utilizado o método Brinell; para ferramentas, ligas de aço e outras ligas - Rockwell; para ligas duras - Vickers.
2. Dimensões da amostra de teste. Peças particularmente pequenas e delicadas são examinadas comusando um testador de dureza Vickers.
3. A espessura do metal no ponto de medição, em particular a camada cementada ou nitretada.

Todos os requisitos e conformidades são documentados pelo GOST.

Características da técnica Brinell

O teste de dureza de metais e ligas usando um durômetro Brinell é realizado com as seguintes características:

1. Indentador - uma esfera feita de liga de aço ou liga de carboneto de tungstênio com diâmetro de 1, 2, 2, 5, 5 ou 10 mm (GOST 3722-81).
2. Duração da indentação estática: para ferro fundido e aço - 10-15 s, para ligas não ferrosas - 30, também é possível uma duração de 60 s, e em alguns casos - 120 e 180 s.
3. Valor limite do parâmetro mecânico: 450 HB quando medido com esfera de aço; 650 HB ao usar metal duro.
4. Cargas possíveis. Usando os pesos incluídos no kit, a força de deformação real no corpo de prova é corrigida. Seus valores mínimos permitidos: 153, 2, 187, 5, 250 N; máximo - 9807, 14710, 29420 N (GOST 23677-79).

Usando fórmulas, dependendo do diâmetro da esfera selecionada e do material que está sendo testado, a força de recuo admissível apropriada pode ser calculada.

Tipo de liga	Cálculo de carga matemática
Aço, níquel e ligas de titânio	30D2
Ferro fundido	10D2, 30D2
Cobre e ligas de cobre	5D2, 10D2, 30D2
Metais leves e ligas	2, 5D2, 5D2, 10D2, 15D 2
Chumbo, estanho	1D2

Exemplo de notação:

400HB10/1500/20, onde 400HB é a dureza Brinell do metal; 10 – diâmetro da esfera, 10 mm; 1500 - carga estática, 1500 kgf; 20 - período de recuo, 20 s.

Para estabelecer números exatos, é racional examinar a mesma amostra em vários lugares e determinar o resultado geral encontrando a média dos resultados obtidos.

Teste de dureza Brinell

O processo de pesquisa segue a seguinte sequência:

1. Verificação da peça quanto à conformidade com os requisitos (GOST 9012-59, GOST 2789).
2. Verificando a integridade do dispositivo.
3. Selecionar a bola necessária, determinar a força possível, definir pesos para sua formação, período de recuo.
4. Iniciando o testador de dureza e deformação da amostra.
5. Medição do diâmetro de um recesso.
6. Cálculo empírico.

НВ=F/A, onde F é a carga, kgf ou N; A – área de impressão, mm².

НВ=(0, 102F)/(πDh), onde D – diâmetro da esfera, mm; h – profundidade de impressão, mm.

A dureza dos metais medida por este método tem uma relação empírica comcálculo dos parâmetros de resistência. O método é preciso, especialmente para ligas macias. É fundamental em sistemas para determinação dos valores desta propriedade mecânica.

Características da técnica Rockwell

Este método de medição foi inventado na década de 20 do século XX, mais automatizado que o anterior. Usado para materiais mais duros. Suas principais características (GOST 9013-59; GOST 23677-79):

1. Presença de uma carga primária de 10 kgf.
2. Período de espera: 10-60 s.
3. Valores limite de possíveis indicadores: HRA: 20-88; HRB: 20-100; HRC: 20-70.
4. O número é visualizado no mostrador do durômetro, também pode ser calculado aritmeticamente.
5. Escalas e recuadores. Existem 11 escalas diferentes, dependendo do tipo de penetrador e da carga estática máxima permitida. Mais comumente usados: A, B e C.

A: Ponta do cone de diamante, ângulo de ponta de 120˚, força estática total de 60kgf, HRA; produtos finos são investigados, principalmente produtos laminados.

C: também cone de diamante HRC de 150kgf, adequado para materiais duros e endurecidos.

B: esfera de 1,588 mm em aço temperado ou carboneto de tungstênio duro, carga 100 kgf, HRB, utilizada para avaliar a dureza de produtos recozidos.

A ponta em forma de bola (1,588 mm) é aplicável para escalas Rockwell B, F, G. Também existem escalas E, H, K, para as quais uma bola com diâmetro de 3,175 mm (GOST 9013-59) é usado.

Número de amostras,feito com um testador de dureza Rockwell em uma área é limitado pelo tamanho da peça. Um segundo teste é permitido a uma distância de 3-4 diâmetros do local anterior de deformação. A espessura do produto em teste também é regulada. Não deve ser inferior a 10 vezes a profundidade de penetração da ponta.

Exemplo de notação:

50HRC - Dureza Rockwell do metal, medida com uma ponta de diamante, seu número é 50.

Plano de Estudo Rockwell

A medição da dureza do metal é mais simplificada do que pelo método Brinell.

1. Estimativa das dimensões e características da superfície de uma peça.
2. Verificando a integridade do dispositivo.
3. Determinar o tipo de ponta e a capacidade de carga.
4. Definindo o padrão.
5. A implementação da força primária no material, o valor de 10 kgf.
6. Fazendo um esforço completo e apropriado.
7. Leitura do número recebido na escala do mostrador.

Cálculo matemático também é possível para determinar com precisão o parâmetro mecânico.

Ao usar um cone de diamante com carga de 60 ou 150 kgf:

HR=100-((H-h)/0, 002;

ao testar com uma bola sob uma força de 100 kgf:

HR=130-((H-h)/0, 002, onde h é a profundidade de penetração do penetrador a uma força primária de 10 kgf; H é a profundidade de penetração do penetrador a plena carga; 0, 002 é um coeficiente que regula a quantidade de movimento da ponta quando o número de dureza muda em 1 unidade.

O método de Rockwell é simples, mas não suficientemente preciso. Ao mesmo tempo, pode medir as propriedades mecânicas de metais duros e ligas.

Características da técnica Vickers

Determinar a dureza dos metais usando este método é o mais simples e preciso. O trabalho do durômetro é baseado na indentação de uma ponta piramidal de diamante na amostra.

Principais características:

1. Indentador: Pirâmide de diamante com ápice de 136°.
2. Carga máxima admissível: para ferros fundidos ligados e aços - 5-100 kgf; para ligas de cobre - 2,5-50 kgf; para alumínio e ligas com base nele - 1-100 kgf.
3. Período de retenção de carga estática: 10 a 15 s.
4. Materiais testados: aço e metais não ferrosos com dureza superior a 450-500 HB, incluindo produtos após tratamento térmico químico.

Exemplo de notação:

700HV20/15, onde 700HV é o número de dureza Vickers; 20 - carga, 20 kgf; 15 - período de esforço estático, 15 s.

Sequência de estudo de Vickers

O procedimento é extremamente simplificado.

1. Verificar amostra e instrumentação. Atenção especial é dada à superfície da peça.
2. Escolhendo o esforço permitido.
3. Instalando o material de teste.
4. Iniciando o testador de dureza em operação.
5. Leia o resultado no mostrador.

Cálculo matemático por este método é o seguinte:

HV=1, 8544(F/d²), onde F é a carga,kgf; d é o valor médio dos comprimentos das diagonais de impressão, mm.

Permite medir a dureza de metais, peças finas e pequenas, proporcionando alta precisão do resultado.

Métodos de transição entre escalas

Depois de determinar o diâmetro da impressão usando equipamento especial, você pode usar as tabelas para determinar a dureza. A tabela de dureza de metais é um auxiliar comprovado no cálculo deste parâmetro mecânico. Assim, se o valor Brinell for conhecido, o número Vickers ou Rockwell correspondente pode ser facilmente determinado.

Exemplo de alguns valores correspondentes:

Diâmetro de impressão, mm	Método de pesquisa
	Brinell	Rockwell			Vickers
		A	C	B
3, 90	241	62, 8	24, 0	99, 8	242
4, 09	218	60, 8	20, 3	96, 7	218
4, 20	206	59, 6	17, 9	94, 6	206
4, 99	143	49, 8	-	77, 6	143

A tabela de dureza dos metais é compilada com base em dados experimentais e possui alta precisão. Existem também dependências gráficas da dureza Brinell no teor de carbono na liga ferro-carbono. Então, de acordo com tais dependências, para aços com teor de carbono na composição igual a 0,2%, é 130 HB.

Requisitos da amostra

De acordo com os requisitos do GOST, as peças testadas devem atender às seguintes características:

1. A peça de trabalho deve ser plana, assente firmemente na mesa do durômetro, suas bordas devem ser lisas ou cuidadosamente processadas.
2. A superfície deve ter rugosidade mínima. Deve ser lixado e limpo, inclusive com a ajuda de compostos químicos. Ao mesmo tempo, durante os processos de usinagem, é importante evitar a formação de encruamento e o aumento da temperatura da camada tratada.
3. A peça deve estar de acordo com o método selecionado para determinação de dureza por propriedades paramétricas.

O cumprimento dos requisitos primários é um pré-requisito para medições precisas.

A dureza dos metais é uma importante propriedade mecânica fundamental que determina algumas de suas outras características mecânicas e tecnológicas, os resultados de processos de processamento anteriores, a influência de fatores de tempo e as possíveis condições de operação. A escolha da metodologia de pesquisa depende das características aproximadas da amostra, suaparâmetros e composição química.