No mundo da ciência dos materiais e da metalurgia, o teste de dureza Vickers é um dos processos usados para determinar dureza do materialOs ensaios de dureza geralmente auxiliam engenheiros na avaliação da resistência, durabilidade e resistência ao desgaste de um material. Dentre os diversos métodos de ensaio de dureza disponíveis, o Vickers se destaca por ser preciso, versátil e eficiente quando se trata de amostras muito pequenas e finas.
À medida que avançamos, você aprenderá mais sobre o princípio, procedimento, prós, contras e usos práticos do método Vickers na engenharia e em outros setores.
Conteúdo
O que é o teste de dureza Vickers?
Em 1921, o Teste de Dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd. O teste mede a dureza dos materiais usando um indentador de diamante em forma de pirâmide por meio de um método óptico.
O Ensaio de Dureza Vickers é um método de ensaio de microdureza que determina o nível de resistência de um material à deformação plástica a partir de uma fonte padrão. É um dos métodos de ensaio mais antigos utilizados e muito comum no Reino Unido e na Europa. O indentador utilizado tem formato de diamante, base quadrada e faces opostas com um ângulo de 136° entre si. Este indentador é aplicado na superfície do material de ensaio com a força de uma carga, que varia de alguns gramas a 100 kgf.
O método é versátil, pois vários ensaios podem ser realizados com o mesmo indentador, apenas aplicando cargas diferentes. O ensaio Vickers segue normas como ASTM E384 ou ISO 6507 e pode ser muito útil para estudos comparativos.
Princípio do teste de dureza Vickers
O Ensaio de Dureza Vickers depende da relação entre a força aplicada pela carga e a área da superfície da indentação feita pelo indentador. A carga é aplicada por um período padrão de cerca de 10 a 15 segundos, e as duas diagonais da indentação criada são medidas usando um microscópio. Esses valores são usados para calcular o Número de Dureza Vickers, simbolizado como VHN ou HV. A dureza de um material também pode ser expressa em termos da carga utilizada; por exemplo, HV5 significa a dureza calculada para uma carga de 5 kg.
Como medir a dureza Vickers
Preparação de amostra
A amostra a ser utilizada deve atender a determinadas especificações para evitar erros durante o teste. Primeiramente, a superfície do material de teste deve ser lisa e devidamente polida. Em seguida, deve ser plana para que, quando a carga for aplicada, a indentação feita pelo indentador possa ser facilmente medida.
Configuração da máquina
O durômetro Vickers é calibrado corretamente para que o processo de teste seja realizado sem erros, garantindo que todos os componentes estejam ajustados de acordo com as normas ASTM e ISO. Por exemplo, a carga aplicada varia de 1 gf a 120 kgf, dependendo do material a ser testado.
Carregar aplicativo
O indentador é usado para aplicar a carga à amostra de teste por um tempo de permanência de cerca de 10 a 15 segundos. Esse processo pode ser feito automaticamente ou manualmente, dependendo da capacidade da máquina de dureza Vickers utilizada.
Medição
Após a remoção da carga, quando o tempo de permanência for concluído, a medição a ser realizada é a das diagonais da indentação. Essa medição é feita com um microscópio e deve ser feita com cuidado para evitar erros nos cálculos. A média das medições diagonais é obtida para obter o valor único a ser usado na fórmula do ensaio de dureza Vickers.
Cálculos e Resultados
O cálculo da dureza do material é simples usando a fórmula mencionada acima, e a dureza Vickers é expressa na forma xxxHVyy ou xxxHVyy/zz. Onde xxx representa o número de dureza Vickers, yy é a carga e zz indica se o tempo de permanência está além do padrão aprovado de 10 a 15 segundos. Por exemplo, 400HV10 ou 400HV10/20 significa que o material tem um número de dureza Vickers de 400 kgfmm.-2, onde foi aplicada uma carga de 10 kgf, para um tempo de permanência de 20 segundos.
Aplicações do teste de dureza Vickers
O método Vickers é altamente versátil e usado em vários setores, incluindo:
- Metalurgia: Testando limites de grãos, mudanças de fase e zonas tratadas com calor.
- Aeroespacial e automotivo: Avaliação de revestimentos, ligas e resistência à fadiga.
- Eletrônica: Medição de dureza de juntas de solda e microcomponentes.
- Controle de qualidade: inspeção de peças fabricadas e zonas de solda.
- Pesquisa e Desenvolvimento: Estudo de novos materiais, microestruturas e compósitos.
Vantagens do teste de dureza Vickers
- Ampla faixa de carga: eficaz para testes de micro e macrodureza.
- Versatilidade do material: Pode ser usado em metais, cerâmicas e polímeros.
- Precisão: Alta precisão com variação mínima.
- Sistema de escala única: Simplifica comparações entre diferentes materiais.
- Danos mínimos à amostra: As reentrâncias são pequenas e superficiais.
Limitações do Teste Vickers
- Demorado: Requer medição e cálculo óptico.
- Sensibilidade da preparação da superfície: Superfícies ásperas ou curvas podem levar a leituras imprecisas.
Comparação com outros testes de dureza
A tabela abaixo descreve as principais diferenças entre Vickers, Brinell e Teste de dureza Rockwell métodos.
| Característica | Vickers | Brinell | Rockwell |
|---|---|---|---|
| Indentador | Pirâmide de diamante | Esfera de aço/carboneto | Aço/cúpula/formas variadas |
| Faixa de carga | 1 gf – 120 kgf | 500 kgf – 3000 kgf | 15 kgf – 150 kgf |
| Precisão | Alto (óptico) | Médio (óptico) | Alto (baseado em profundidade) |
| Sensibilidade de preparação de superfície | Alta | Suporte: | Baixa |
| Aplicações | Microcomponentes, revestimentos | Fundidos, forjados | Peças de produção em massa |
Entre todos os métodos de teste de dureza, o teste Vickers é o preferido para metal sinterizado devido à sua precisão e adaptabilidade. Utiliza um indentador em forma de diamante e suporta uma ampla gama de cargas. De acordo com StruersCargas comumente utilizadas, como HV5, HV10 e HV20, são adequadas para testar peças metálicas sinterizadas de dureza média a alta. Isso permite a medição precisa da dureza da matriz, minimizando erros causados pela porosidade da superfície.
Perguntas frequentes
O formato e o material do indentador afetam a precisão do teste de dureza Vickers?
Sim, é verdade. A indentação feita com o indentador deve ter um formato bem definido para poder ser medida. Além disso, o indentador deve ser feito de um material resistente à deformação, caso contrário, as medições serão errôneas. É por isso que os diamantes são uma boa opção.
O tamanho da indentação afeta o nível de dureza Vickers de um material?
Sim, a dureza Vickers de um material é inversamente proporcional ao tamanho da indentação. Isso significa que quanto menor o tamanho da indentação, maior a dureza do material de teste no qual a indentação foi feita.
O dano de indentação causado durante o teste Vickers é um fator que contribui para a análise do material testado?
Sim, durante a indentação, rachaduras aparecem nos quatro cantos, e essas rachaduras também podem desempenhar um papel em testes adicionais que analisam a qualidade do material.