A capacidade dun material metálico para resistir a indentación da superficie por obxectos duros chámase dureza. Segundo os diferentes métodos de ensaio e o ámbito de aplicación, a dureza pódese dividir en dureza Brinell, dureza Rockwell, dureza Vickers, dureza Shore, microdureza e dureza a alta temperatura. Existen tres durezas comúns para tubaxes: dureza Brinell, Rockwell e Vickers.
A. Dureza Brinell (HB)
Empregue unha bóla de aceiro ou de carburo dun determinado diámetro para premer na superficie da mostra coa forza de proba especificada (F). Despois do tempo de retención especificado, retire a forza de proba e mida o diámetro de indentación (L) na superficie da mostra. O valor da dureza Brinell é o cociente obtido ao dividir a forza de proba pola área superficial da esfera indentada. Expresada en HBS (bóla de aceiro), a unidade é N/mm2 (MPa).
A fórmula de cálculo é:
Na fórmula: F: a forza de proba presionada contra a superficie da mostra de metal, N;
D–Diámetro da bóla de aceiro para a proba, mm;
d–diámetro medio da indentación, mm.
A medición da dureza Brinell é máis precisa e fiable, pero xeralmente a HBS só é axeitada para materiais metálicos por debaixo de 450 N/mm2 (MPa) e non é axeitada para aceiro máis duro ou placas máis delgadas. Entre os estándares de tubos de aceiro, a dureza Brinell é a máis utilizada. O diámetro de indentación d úsase a miúdo para expresar a dureza do material, o que é intuitivo e cómodo.
Exemplo: 120HBS10/1000130: Significa que o valor de dureza Brinell medido cunha bóla de aceiro de 10 mm de diámetro sometida a unha forza de proba de 1000 kgf (9,807 kN) durante 30 s (segundos) é de 120 N/mm2 (MPa).
B. Dureza Rockwell (HR)
A proba de dureza Rockwell, como a proba de dureza Brinell, é un método de proba de indentación. A diferenza é que mide a profundidade da indentación. É dicir, baixo a acción secuencial da forza de proba inicial (Fo) e a forza de proba total (F), o indentador (cono ou bóla de aceiro do muíño de aceiro) prémese contra a superficie da mostra. Despois do tempo de retención especificado, a forza principal elimínase. Forza de proba, use o incremento de profundidade de indentación residual medido (e) para calcular o valor da dureza. O seu valor é un número anónimo, representado polo símbolo HR, e as escalas utilizadas inclúen 9 escalas, incluíndo A, B, C, D, E, F, G, H e K. Entre elas, as escalas utilizadas habitualmente para as probas de dureza do aceiro son xeralmente A, B e C, concretamente HRA, HRB e HRC.
O valor da dureza calcúlase mediante a seguinte fórmula:
Ao facer probas con escalas A e C, HR = 100-e
Ao facer a proba coa escala B, HR=130-e
Na fórmula, e (o incremento de profundidade de indentación residual) exprésase na unidade especificada de 0,002 mm, é dicir, cando o desprazamento axial do indentador é dunha unidade (0,002 mm), equivale a un cambio na dureza Rockwell nun número. Canto maior sexa o valor de e, menor será a dureza do metal e viceversa.
O ámbito de aplicación das tres escalas anteriores é o seguinte:
HRA (indentador de cono de diamante) 20-88
HRC (indentador de cono de diamante) 20-70
HRB (indentador de bólas de aceiro de 1,588 mm de diámetro) 20-100
A proba de dureza Rockwell é un método amplamente utilizado na actualidade, entre os cales a HRC úsase nos estándares de tubos de aceiro, só por detrás da dureza Brinell HB. A dureza Rockwell pódese usar para medir materiais metálicos desde extremadamente brandos ata extremadamente duros. Compensa as deficiencias do método Brinell. É máis sinxelo que o método Brinell e o valor de dureza pódese ler directamente no dial da máquina de dureza. Non obstante, debido á súa pequena indentación, o valor de dureza non é tan preciso como o método Brinell.
C. Dureza Vickers (HV)
A proba de dureza Vickers tamén é un método de proba de indentación. Preme un indentador de diamante piramidal cadrado cun ángulo incluído de 1360 entre superficies opostas na superficie de proba a unha forza de proba seleccionada (F) e retírao despois do tempo de retención especificado. Forza, mide a lonxitude das dúas diagonais da indentación.
O valor da dureza Vickers é o cociente da forza de proba dividida pola área da superficie de indentación. A súa fórmula de cálculo é:
Na fórmula: símbolo de dureza HV–Vickers, N/mm2 (MPa);
Forza de proba F, N;
d – a media aritmética das dúas diagonais da indentación, en mm.
A forza de proba F empregada na dureza Vickers é 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) e outros seis niveis. O valor da dureza pódese medir no rango de 5 a 1000 HV.
Exemplo do método de expresión: 640HV30/20 significa que o valor de dureza Vickers medido cunha forza de proba de 30Hgf (294,2N) durante 20S (segundos) é de 640N/mm2 (MPa).
O método de dureza Vickers pódese empregar para determinar a dureza de materiais metálicos moi delgados e capas superficiais. Ten as principais vantaxes dos métodos Brinell e Rockwell e supera as súas deficiencias básicas, pero non é tan sinxelo como o método Rockwell. O método Vickers raramente se emprega nas normas de tubos de aceiro.
Data de publicación: 03-04-2024