O Ensaio de Dureza Brinell é um dos métodos mais antigos e comumente utilizados na análise de materiais metálicos em ciência dos materiais, engenharia e outras aplicações. Continua sendo uma escolha confiável para determinar dureza do material, embora métodos mais recentes tenham surgido. O teste de dureza Brinell é especialmente útil para materiais com grãos grandes e grossos.
Conteúdo
O que é o teste de dureza Brinell?
Este teste tornou-se o primeiro padrão para métodos usados para avaliar a dureza de metais em 1900, quando foi introduzido por Johan August Brinell, um engenheiro sueco. Atualmente, ele ainda desempenha um papel importante no controle de qualidade, na fabricação e na metalurgia em todo o mundo. O Teste de Dureza Brinell é um teste mecânico comumente usado para avaliar a dureza de materiais como metais e ligas. Este processo é realizado por meio de uma indentação no material de teste com o uso de um indentador, aplicando-se uma carga conhecida. O Teste de Dureza Brinell, BHT, segue uma série de procedimentos que você verá à medida que avançamos, e é eficiente para materiais grosseiros e heterogêneos, como peças fundidas e forjadas.
Princípio do Teste Brinell
O princípio básico do Teste Brinell inclui o uso de um indentador esférico rígido perfurado no material de teste, utilizando uma carga padronizada por um período específico. O indentador é geralmente uma esfera de aço temperado ou carboneto de tungstênio com diâmetro de 10 mm. A carga padronizada aplicada varia de 500 kgf a 3000 kgf, dependendo do material de teste. Isso é feito por um período de cerca de 10 a 15 segundos, conhecido como tempo de permanência, antes da realização das medições.
Procedimento de teste de dureza Brinell
Aqui está um procedimento passo a passo de como realizar o teste de dureza Brinell:
Preparando a amostra de teste
A superfície da amostra de teste é devidamente preparada por meio de limpeza ou polimento com abrasivos para garantir que esteja lisa e livre de quaisquer contaminantes. Isso é feito para garantir uma indentação precisa e evitar erros nas medições.
Selecionando o tamanho da bola
O tamanho padrão de bola de 10 mm é usado para testes padrão, embora possa ser menor, de cerca de 2.5 a 5 mm para materiais mais macios ou finos.
Escolhendo a carga
Escolha uma faixa de carga de 500 a 3000 kgf, dependendo da natureza do material de teste. Escolha 500 kgf para materiais mais macios, como ligas de alumínio, chumbo, etc. 1500 kgf funciona para bronze e latão, enquanto 3000 kgf é ideal para aços e ferros fundidos.
Tempo de carregamento e duração
Aplique a carga escolhida por um tempo de permanência de cerca de 10 a 15 segundos, usando um sistema que permita consistência para evitar erros durante o teste. O tempo de permanência escolhido também dependerá do tipo de material a ser testado.
Medindo a indentação
Meça o diâmetro de dois eixos perpendiculares entre si (900) e calcular a média ou média. Pelo menos duas leituras devem ser feitas para evitar erros e garantir a precisão.
Cálculo do teste de dureza Brinell
Se estiver usando um sistema manual, insira os valores medidos na fórmula para calcular o Número de Dureza Brinell. No entanto, um sistema automatizado pode fornecer resultados instantâneos.
Aplicações do teste de dureza Brinell
Como o teste de dureza Brinell produz uma indentação relativamente grande, ele é mais apropriado para testar grandes amostras com estruturas de grãos grosseiros ou irregulares, como peças forjadas e componentes fundidos.
Teste de metais macios a médio-duros
O teste Brinell funciona bem em ferro fundido, ligas de alumínio, latão e aço carbono. Esses materiais permitem marcas nítidas sem danificar a superfície.
Componentes grandes e não uniformes
Ideal para peças grandes, como peças fundidas, forjadas e chapas de aço. O indentador esférico de 10 mm proporciona resultados estáveis em superfícies ásperas ou irregulares.
Monitoramento de Tratamento Térmico
O teste ajuda a comparar a dureza antes e depois de tratamentos térmicos, como recozimento ou revenimento, confirmando se o efeito desejado foi alcançado.
Avaliação da Zona de Solda
O teste Brinell calcula a média das variações de dureza em costuras de solda e zonas afetadas pelo calor, oferecendo leituras gerais confiáveis.
Vantagens e desvantagens do teste Brinell
Vantagens:
- Simples e econômico: configuração direta com preparação mínima de amostra.
- Ótimo para superfícies ásperas: pode ser executado em superfícies não usinadas ou irregulares
- Eficaz para peças grandes: pode lidar com componentes muito grandes para outros métodos de teste
- Confiável para materiais macios e médio-duros: fornece resultados médios que refletem a verdadeira dureza em massa
Desvantagens:
- Não adequado para amostras finas: grandes entalhes podem danificar materiais delicados
- Tamanho de indentação grande: pode ser indesejável para peças de precisão ou superfícies cosméticas
- Menor precisão: precisão limitada para materiais pequenos ou com acabamento fino em comparação com Vickers
- Inadequado para revestimentos: o teste penetra além das camadas superficiais, tornando-o ineficaz para revestimentos superficiais ou filmes finos
Testes de dureza Brinell vs. outros
Para entender melhor o lugar do método Brinell entre outros testes de dureza populares, vamos compará-lo com o Dureza Vickers e Testes de dureza Rockwell.
| Característica | Dureza Brinell | Rockwell Dureza | Dureza Vickers |
|---|---|---|---|
| Indentador | Esfera de aço/carboneto | Esfera ou cone de aço | Pirâmide de Diamante |
| Faixa de carga | 500–3000 kgf | 15–150 kgf | 10g – 100 kgf |
| Tamanho do recuo | Grande | Médio | Pequeno |
| Adequação do Material | Metais macios-médios | Ampla variedade | Revestimentos finos |
| Precisão | Médio | Alta | Muito alto |
| Preparação de Superfície | Baixa | Baixa | Alta |
| Uso comum | Fundidos, forjados | Controle de qualidade na produção em massa | P&D, análise de microestrutura |
Cada teste tem seus pontos fortes. O Brinell é mais indicado para itens ásperos, macios ou grandes. O Rockwell oferece eficiência industrial, enquanto o Vickers se destaca em precisão e versatilidade.
Perguntas frequentes
O teste de dureza Brinell é adequado para medir a dureza de peças metálicas sinterizadas?
O teste de dureza Brinell geralmente não é adequado para peças de metal sinterizadoSeu grande indentador pode pressionar os poros da superfície, levando a resultados imprecisos ou inconsistentes. Este método é mais adequado para materiais densos e homogêneos. Para componentes de metalurgia do pó, o teste Vickers ou de microdureza é geralmente preferido devido às suas indentações menores e maior precisão.
A temperatura afeta o sucesso do teste Brinell?
Sim, a temperatura da amostra e do testador pode afetar os resultados. Portanto, é mais seguro realizar este teste em uma temperatura ambiente entre 10 e 35 ºC. 0C (50 a 95 0F).
Existe alguma diferença entre testar superfícies planas e curvas?
Sim, existem algumas diferenças:
- O formato da indentação em uma superfície plana é circular, enquanto o de uma superfície curva não é circular, mas elíptico.
- Para superfícies planas, a diferença entre as duas medidas de diâmetro (maior e menor) da mesma indentação não deve ser maior que uma porcentagem do diâmetro da esfera do indentador.
- Para superfícies curvas, o raio mínimo da curvatura da superfície deve ser duas vezes e meia o diâmetro da esfera.