Descreva o ensaio de dureza Vickers. Qual a norma internacional para a execução do ensaio Vickers?

Passo 1

O enunciado pede duas coisas:
  • Descrever o ensaio de dureza Vickers (ou seja: explicar o que é, como se faz, quais medidas se obtêm e como se calcula o valor de dureza).
  • Indicar qual é a norma internacional para a execução do ensaio Vickers.
Não há dados numéricos no enunciado; trata-se de resposta teórica e procedimental.

Passo 2

O que é o ensaio Vickers (princípio básico).
  • O ensaio Vickers é um método de medição da dureza onde se pressiona um penetrador de diamante com forma de pirâmide quadrada sobre a superfície da peça e mede-se o tamanho da impressão deixada.
  • A pirâmide tem ângulo entre faces opostas igual a 136^\circ (essa geometria é padrão do penetrador Vickers).
  • A dureza Vickers quantifica a resistência do material à penetração, relacionando a carga aplicada com a área da impressão deixada.

Passo 3

Descrição física do penetrador e do resultado da prova.
  • Penetrador: diamante praticamente indeformável, em forma de pirâmide quadrada (quatro faces).
  • Após aplicação da carga, forma-se uma impressão com duas diagonais medíveis; as diagonais são perpendiculares entre si.
  • Medem-se as duas diagonais d_1 e d_2 (em milímetros) e usa-se a média
d = \frac{d_1 + d_2}{2}
como dimensão característica da impressão.

Passo 4

Fórmula e unidades — como se calcula a dureza Vickers.
  • A fórmula prática usada em ensaios é
\text{HV} = 1{,}8544 \,\frac{F}{d^2},
onde:
  • \text{HV} é a dureza Vickers em unidades \mathrm{kgf/mm^2} (historicamente expressa como “HV”),
  • F é a carga aplicada em quilograma-força (\mathrm{kgf}),
  • d é a diagonal média da impressão em milímetros (\mathrm{mm}).
  • Se a carga for dada em newtons (\mathrm{N}), usa-se a forma equivalente
\text{HV} = 0{,}1891 \,\frac{F(\mathrm{N})}{d^2(\mathrm{mm}^2)},
porque 1\\ \mathrm{kgf}=9{,}80665\\ \mathrm{N} e 1{,}8544/9{,}80665\approx0{,}1891.
  • Observação: \text{HV} tem dimensão de pressão (força por área); é usual reportá‑la como número seguido de “HV” (por exemplo, 450\\ \text{HV}).

Passo 5

Passo a passo prático do ensaio (o procedimento que se faz na máquina).
  1. Preparação da amostra:
    • Superfície plana, limpa e bem polida (risco de erro grande se a superfície for rugosa).
    • Espessura adequada; idealmente a peça é suficientemente espessa para que a impressão não seja afetada pela parte traseira. (Se necessário, amostra é embutida e polida.)
  2. Escolha da carga:
    • Escolher carga apropriada ao material e ao tipo de medição (microindentação: cargas pequenas; macroindentação: cargas maiores). A escolha afeta tamanho da impressão e precisão da leitura.
  3. Aplicação da carga:
    • Encostar o penetrador, aplicar a carga de forma controlada e manter durante o tempo de aplicação (tempo de permanência ou “dwell time”) conforme procedimento.
  4. Remoção da carga e medição:
    • Após remoção, medir as duas diagonais d_1 e d_2 com ocular micrométrica do microscópio da máquina.
    • Calcular d e então a dureza com a fórmula do Passo 4.
  5. Repetições e média:
    • Fazer pelo menos 3 indentações válidas (distantes de arestas e entre si) e usar a média dos valores de \text{HV} ou reportar intervalo/dispersão.
  6. Registro:
    • Registrar carga, tempo de aplicação, temperatura ambiente (se relevante), número de indentação, dimensões medidas e valor de \text{HV}.

Passo 6

Como medir as diagonais e evitar erros comuns.
  • Medição: usar o microscópio acoplado à máquina; medir duas diagonais quase perpendiculares; se houver discrepância grande entre d_1 e d_2 (desvio percentual elevado), a impressão é suspeita e deve ser descartada.
  • Evitar locais próximos a arestas, superfícies endurecidas por tratamento superficial, estrias ou inclusões.
  • Distância entre indentações: deve ser suficiente para que as tensões geradas por uma impressão não interfiram na outra (regra prática: vários tempos a diagonal; o valor exato e critérios estão especificados na norma).
  • Superfície mal polida, sujeira, ou penetrador gasto geram leituras erradas.

Passo 7

Micro versus macro Vickers; exemplos típicos e conversões.
  • O ensaio Vickers é versátil: pode usar cargas muito pequenas (micro-Vickers) para finas camadas ou materiais delicados, ou cargas grandes (macro) para medições convencionais.
  • Exemplo numérico simples (ilustrativo): suponha F=1{,}0\\ \mathrm{kgf} e que as diagonais medidas sejam d_1=0{,}220\\ \mathrm{mm} e d_2=0{,}228\\ \mathrm{mm}.
    • Primeiro calcula-se d = (0{,}220+0{,}228)/2 = 0{,}224\\ \mathrm{mm}.
    • Então
    \text{HV} = 1{,}8544\,\frac{1{,}0}{(0{,}224)^2} = 1{,}8544\,\frac{1{,}0}{0{,}050176} \approx 36{,}95\\ \text{HV}.
    • Resultado: aproximadamente 37\\ \text{HV}.
  • Observação: números acima são apenas exemplo de procedimento; valores reais dependem do material e da carga escolhida.

Passo 8

Boas práticas, calibração e fontes de incerteza.
  • Calibrar a máquina regularmente com blocos‑referência certificados.
  • Verificar perpendicularidade do penetrador e alinhamento óptico.
  • Controlar o tempo de aplicação e a velocidade de carregamento/descarregamento se previsto na norma.
  • Registrar condições do ensaio (carga, tempo, temperatura) para permitir rastreabilidade.
  • Principais fontes de erro: má preparação da superfície, carga inadequada (impressão muito pequena ou muito grande), máquina sem calibração, penetrador danificado.

Passo 9

Observação sobre normas (onde consultar detalhes operacionais).
  • Os detalhes técnicos (valores recomendados de cargas, tempos de aplicação, critérios de distância entre impressões, métodos de calibração, incertezas e relatórios) são especificados na norma técnica aplicável ao ensaio; seguir a norma garante resultados comparáveis entre laboratórios.

Resposta

O ensaio Vickers é um método de dureza por penetração que utiliza um penetrador de diamante em forma de pirâmide quadrada (ângulo entre faces opostas 136^\circ); aplica‑se uma carga F sobre a superfície, mede‑se a diagonal média d da impressão e calcula‑se a dureza pela fórmula \text{HV}=1{,}8544\,\dfrac{F(\mathrm{kgf})}{d^2(\mathrm{mm}^2)} (ou \text{HV}=0{,}1891\,\dfrac{F(\mathrm{N})}{d^2} se F em newtons).
Norma internacional: ISO 6507 (série), especialmente \text{ISO 6507-1} (método de ensaio).

Exercícios relacionados