Você conhece o ensaio de dureza Rockwell (a mais popular é a dureza hrc)? Atualmente existem diversos métodos de ensaio de dureza de materiais, mas nesse texto queremos explicar um pouco mais sobre esse importante e tradicional método de medição. Você sabe a relação da escala de dureza com a resistência ao desgaste de uma superfície? Então leia esse artigo até o final que temos um ótimo conteúdo pra você. E caso você precise realizar um ensaio de dureza, não deixe de entrar em contato conosco.
O ensaio de dureza Rockwell (HR) foi criada em 1922, por Rockwell, que utilizava um sistema de pré-carga. Este método de ensaio apresenta algumas vantagens em relação ensaio de dureza Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais moles até os mais duros. No ramo metal mecânico, a escala mais utilizada é a da dureza rockwell c.
O ensaio de dureza Rockwell é hoje o processo mais utilizado no mundo inteiro, devido a sua rapidez e facilidade de execução, além de não sofrer interferências por erro humano e pela facilidade em detectar pequenas diferenças de durezas em pequenos tamanhos de impressão.
Como funciona esse método de medição de dureza?
No ensaio de dureza Rockwell (o mais popular é o de dureza hrc), a carga é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré-carga, garantindo um contato firme entre o penetrador e o material a ser analisado e somente depois é feita a aplicação da carga do ensaio propriamente dita. A dureza é determinada pela profundidade de penetração do um penetrador de diamante sob uma carga específica em um material. O grau de dureza é apresentado num mostrador acoplado à máquina de ensaio, de acordo com a escala pré-determinada.
Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são do tipo esférico (de aço temperado) ou cônico (diamante com 120º de conicidade).
O ensaio de dureza Rockwell pode ser realizado em dois tipos de máquinas:
– A máquina padrão mede a dureza Rockwell normal e é indicada para realizar avaliação de dureza em geral. Nessa máquina cada divisão da escala equivale a 0,02 mm.
– A máquina mais precisa mede a dureza Rockwell superficial e é indicada para avaliar a dureza em folhas finas, lâminas ou camadas superficiais de materiais. Nessa máquina cada divisão equivale a 0,01 mm.
As escalas de dureza Rockwell
Esse método de medição de dureza possui escalas de A até K e devem ser escolhidas de acordo com a finalidade da medição e da carga utilizada. A escala de dureza Rockwell C (ou dureza hrc), por exemplo, é a mais utilizada no ramo metal mecânico e tem por finalidade realizar medições de aços e aços com camadas profundas de tratamento térmico. Sua medida vai de 20 à 70 HRC.
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A dureza Rockwell geral e a dureza rockwell c superficial de um metal é importante para definir as melhores aplicações de revestimentos contra desgastes. Mas a dureza não é a única medida a ser avaliada para se definir a resistência ao desgaste o melhor material. Variáveis como rugosidade da peça, presença de lubrificantes, temperatura de trabalho, carga de trabalho, ph de fluídos que possam estar em contato com a peça entre outras, também impactam no nível de desgaste e consequente influenciam diretamente na decisão de escolha do melhor material a ser utilizado (para melhor entendimento, conheça o conceito de Tribologia). Por exemplo, um revestimento de carboneto de tungstênio possui resistência à abrasão muito superior à do carboneto de cromo e do revestimento de Stellite 6 quando o ambiente de trabalho possui temperatura de até 300ºC. Acima disso ele perde suas propriedades, enquanto os outros dois materiais consegue mantê-las. Em temperaturas acima de 600ºC o revestimento de Stellite 6 e de Carboneto de Cromo apresentam excelente rendimento à esse mecanismo de desgaste. Ambos materiais são amplamente utilizados em peças de turbinas termelétricas.
Quais as vantagens desse método em relação à dureza Brinell e dureza VIckers?
O método Rockwell é mais rápido em comparação com os métodos Brinell e Vickers, pois ele não exige o uso de microscópios ou a medição manual das impressões. O valor de dureza é obtido diretamente no equipamento, o que o torna mais prático para testes de controle de qualidade em larga escala ou em linhas de produção. Já os métodos Brinell e Vickeras requerem medições adicionais da impressão feita pelo penetrador (normalmente usando um microscópio para medir o diâmetro no Brinell e as diagonais no Vickers), o que torna o processo mais demorado.
Outro ponto a ser considerado é a facilidade da operação. O ensaio de dureza Rockwell é mais simples de operar, já que o processo é automatizado, e o número da dureza é exibido diretamente no equipamento. Isso reduz a possibilidade de erros humanos na medição e interpretação, tornando-o ideal para o uso frequente por operadores de máquinas e em ambientes industriais. Nos ensaios de dureza Brinell e Vickers, a medição da impressão é manual e exige uma interpretação cuidadosa, aumentando a chance de erros, especialmente em superfícies mais rugosas ou heterogêneas.
O ensaio de dureza Rockwell, especialmente na escala HRC (com penetrador de diamante), é amplamente utilizado para medir materiais duros como aços endurecidos. Ele é bem eficiente para essas medições sem o risco de danificar o material, pois a profundidade da penetração é controlada. O ensaio de dureza Brinell é mais adequado para materiais mais macios, pois o uso de uma esfera de aço pode causar deformações excessivas em materiais muito duros, tornando-o inadequado para aços de alta dureza ou materiais revestidos. Já o ensaio de dureza Vickers pode ser menos prático para medir materiais extremamente duros, pois a impressão que ele deixa pode ser muito pequena para medições consistentes em amostras heterogêneas.
Outra vantagem do ensaio de dureza Rockwell é a sua aplicação a superfícies menos preparadas, como materiais com leve rugosidade. Isso o torna mais prático em condições reais de trabalho. O método Brinell é mais sensível a irregularidades, pois o diâmetro da impressão deve ser medido com precisão, o que pode ser difícil em superfícies não polidas. O ensaio de dureza Vickers depende da medição exata de diagonais extremamente pequenas, o que também exige uma superfície bem preparada para garantir precisão, sendo mais apropriado para laboratórios e amostras polidas.
Considerações sobre medição de dureza em revestimentos
Em termos de revestimentos, como os aplicados por aspersão térmica, PTA e laser cladding, a escolha do método de medição de dureza é importante, especialmente em camadas finas e materiais revestidos. O método Rockwell, em suas escalas superficiais, pode ser mais adequado para medir a dureza de revestimentos sem penetrar muito na camada e atingir o substrato, proporcionando uma medição mais precisa da dureza do revestimento em si. Ou seja, ele pode ser mais adequado para medição de revestimentos soldados.
Já o Brinell pode ser inadequado para revestimentos devido à maior área de impressão e à profundidade de penetração, o que poderia distorcer os resultados ao englobar tanto o revestimento quanto o substrato. O ensaio de dureza Vickers tem a possibilidade de usar cargas pequenas e é uma boa alternativa para medir dureza em revestimentos finos
Você sabe por que a dureza Rockwell pode influenciar na resistência ao desgaste de peças?
A relação entre a dureza e a resistência à abrasão é frequentemente direta: quanto maior a dureza, maior é a capacidade do material de resistir ao desgaste superficial causado por partículas abrasivas. Materiais mais duros, como ligas de aço endurecidas ou revestimentos cerâmicos, costumam resistir melhor ao desgaste por abrasão.
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Contudo, nem sempre dureza é sinônimo de durabilidade. A durabilidade de uma peça depende de outros fatores, como tenacidade, resistência ao impacto, e até da composição química do material. Um material extremamente duro pode ser quebradiço e falhar em ambientes com impacto ou cargas cíclicas, enquanto materiais com uma dureza mais moderada, mas com alta tenacidade, podem ter uma performance mais equilibrada em cenários industriais.
Por isso, ao escolher materiais ou revestimentos para prolongar a vida útil de componentes, é essencial considerar não só a dureza, mas também as condições de operação. A resistência ao desgaste por abrasão, por exemplo, depende tanto da dureza quanto da capacidade do material de dissipar energia ou suportar deformações sem falhas catastróficas
Revestimentos por aspersão térmica, PTA e laser cladding
É aqui que as tecnologias de revestimento como aspersão térmica, PTA (Plasma Transferred Arc) e laser cladding entram em cena, oferecendo soluções avançadas para aumentar a resistência ao desgaste de peças. Esses processos permitem a aplicação de revestimentos de alta dureza, compostos por ligas metálicas, cerâmicas ou materiais cermet (metal-cerâmica), que podem proporcionar excelente resistência à abrasão e à corrosão.
- Aspersão térmica: Revestimentos aplicados por aspersão térmica criam uma camada resistente sobre a superfície da peça, aumentando significativamente a sua dureza superficial. No entanto, como o revestimento é formado por partículas fundidas que se depositam sobre o substrato, a adesão e a coesão dessas partículas podem influenciar a durabilidade do revestimento, principalmente em condições de impacto ou cargas variáveis.
- PTA (Plasma Transferred Arc): Esse processo cria revestimentos de alta qualidade, onde a liga é depositada em um estado mais fundido, resultando em uma fusão mais completa com o substrato. Isso permite maior controle sobre a microestrutura do revestimento e gera camadas mais densas e homogêneas, aumentando a durabilidade, especialmente em situações de alta abrasão e impacto.
- Laser Cladding: Oferece revestimentos com controle ainda mais preciso sobre a quantidade de calor introduzida no material, resultando em uma zona afetada pelo calor mínima e menor distorção do substrato. Além disso, a qualidade do revestimento é superior em termos de adesão e resistência ao desgaste, e é possível alcançar revestimentos extremamente duros e resistentes à abrasão com precisão milimétrica.
Para facilitar o processo de especificação e utilização da dureza Rockwell, disponibilizamos um gráfico relacionando a dureza de materiais com suas respectivas resistências à abrasão, além de uma tabela de conversão de durezas Brinell, Rockell e Vickers. Baixe logo a seguir o material em pdf.
