a) Como é realizado o ensaio de dureza Brinell? E como é medido a dureza do material?
b) Qual a diferença desse método para o método da dureza Vickers?
c) Como é feita a conversão de medidas de dureza?
d) Qual a proporcionalidade entre a dureza e o limite de resistência a tração?

Passo 1

O enunciado pede para explicar o ensaio de dureza Brinell, compará-lo ao Vickers, descrever como converter diferentes escalas de dureza e mostrar a relação entre dureza e limite de resistência à tração. O conteúdo é caracterização mecânica de materiais por ensaios de dureza.

Passo 2

No ensaio de dureza Brinell utiliza-se uma esfera de aço ou carboneto de tungstênio de diâmetro D (tipicamente 10 mm) aplicada à superfície da amostra com carga F (normalmente em kgf) durante um tempo fixo (geralmente 10 30 s). Após remoção da carga mede-se o diâmetro médio da impressão d (em mm). A dureza HB é calculada pela razão entre a carga e a área fônica de contato:
HB = 2,Fpi,Dl(D-raizD^2-d^2r)
Quanto menor for a impressão (menor d), maior será HB.

Passo 3

No método Vickers usa-se um penetrador de diamante em forma de pirâmide de base quadrada com ângulo de face 136^circ. Aplica-se uma carga F (em kgf) e mede-se a média das duas diagonais da impressão d. A dureza Vickers HV é dada por
HV = 1,854,Fd^2
As principais diferenças são:
– Geometria do penetrador (esfera em Brinell versus pirâmide em Vickers).
– Cálculo da área de impressão (fórmula esférica vs. piramidal).
– Vickers produz impressão menor e permite medidas em regiões pequenas ou materiais finos.

Passo 4

A conversão entre escalas de dureza (por exemplo, de HB para HV ou para Rockwell HRC) é feita via tabelas e normas (como ASTM E140) que reúnem valores empíricos obtidos em diferentes materiais. Em alguns casos usam-se relações aproximadas para aços:
HVapprox 0,95,HB, HBapprox 0,83,HV
Mas a forma mais confiável é consultar tabelas oficiais que consideram faixa de dureza e tipo de material.

Passo 5

Para aços existe uma relação empírica entre a dureza Brinell e o limite de resistência à tração sigmaUTS. Uma forma usual é
sigmaUTSapprox 3,45;times HB (em MPa se (HB) for adimensional)
Ou seja, aumentando-se a dureza, cresce-se proporcionalmente o limite à tração, mas o fator exato varia conforme o aço.

Resposta

(a) O ensaio Brinell pressiona uma esfera de diâmetro D com carga F sobre a peça, mede-se o diâmetro da impressão d e calcula-se
HB = 2,Fpi,Dl(D-raizD^2-d^2r)
(b) Em Vickers usa-se um penetrador de diamante em pirâmide quadrada, mede-se a diagonal da impressão e aplica
HV = 1,854,Fd^2,
enquanto Brinell usa esfera e outra geometria de cálculo.
(c) Conversões entre escalas usam tabelas normalizadas (ASTM E140) ou relações aproximadas em aços, por exemplo
HVapprox 0,95,HB
(d) Para aços há proporcionalidade empírica
sigmaUTSapprox 3,45times HB,
ligando dureza Brinell ao limite de resistência à tração.

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