Medição de microdurezas Vickers
Introdução
A dureza de um material pode definir-se como traduzindo a resistência á penetração da sua
superfície. Usualmente, um material que consiga riscar o vidro ou que não possa ser limado é
considerado duro, mas esta é uma noção à qual falta objectividade.
Devido ao reflexo da dureza no comportamento e nas aplicações possíveis de um dado
material, e também porque se podem definir relações entre a dureza e outras propriedades
mecânicas relevantes, desenvolveram-se diversos métodos fiáveis e expeditos para a sua
medição, métodos esses que obedecem todos ao mesmo princípio, segundo o qual é aplicada
uma carga determinada a um penetrador bastante duro, o qual está em contacto com a
superfície do material a testar. As dimensões da marca de penetração (indentação ) assim
deixada na superfície são então medidas. Obviamente, quanto menor for a indentação maior
será a dureza do material.
A principal diferença entre os principais ensaios de durezas refere-se à forma do penetrador e
ao material que é feito, o que se reflecte na escala de equivalência entre as dimensões da
indentação e a dureza, por um lado, e na extensão da zona sobre a qual se faz a medição, por
outro.
NO caso das durezas Vickers, o penetrador, talhado em diamante, tem a forma de uma
pirâmide quadrangular, sendo o ângulo entre as faces opostas de 136?. Por Ter esta forma, o
penetrador incide numa região muito pequena, pelo que a avaliação da dureza se refere a
áreas muito restritas de material: precipitados, grãos de uma dada fase, películas de
revestimentos muito delgadas, Tc...
È esta a razão pela qual este tipo de dureza é designado por microdureza.
Material necessário
Microdurómetro Vickers
Tabela de durezas Vickers
Amostra de difusão cobre-latão
Lâmina de suporte
Prensa manual
Plasticina
O microdurómetro que se encontra neste laboratório é essencialmente constituído por :
-
duas objectivas intermutáveis cujas ampliações combinadas com a ampliação da ocular são
de 50 ? e 400 ? ;
um retículo com uma escala graduada fixa e outra móvel, através das quais se podem
efectuar medições com uma precisão de 0,25 ? m;
um dispositivo de aplicação de cargas ( desde 10g a 2 kg ), as quais, actuando sobre uma
haste de suporte do penetrador, fazem sobre a amostra uma indentação com a forma de
um pirâmide quadrangular.
Operação de microdurómetro
Figura 1 – Esquema do microdurómetro
Para efectuar a medição, proceda do modo que seguidamente se descreve, acompanhando o
esquema da Figura 1.
1. Ligue o aparelho através do interruptor 1; nessa altura deve acender-se a luz 2. Cerca de
1/2 min depois, rode lentamente no sentido do horário o botão 3, o qual permite a regulação
da intensidade de iluminação da amostra.
2. Foque a amostra ( que, caso seja necessário, será previamente polida e contrastada )com a
objectiva de pequena ampliação 4 e escolha a região sobre a qual pretende fazer as
medições de microdurezas; a focagem da amostra deve ser sempre feita de modo a que a
lente se mova de baixo para cima e não em sentido contrário; este cuidado tem por
finalidade evitar que, durante a focagem, a objectiva bata na amostra: o parafuso 5 permite
efectuar os dois tipos de movimentos necessários para a correcta focagem da amostra:
-
ao rodar-se num qualquer dois sentidos dá-se o movimento rápido de aproximação à
posição de focagem
ao inverter-se o sentido de rotação do mesmo parafuso, entra em acção a chamada
focagem fina, que permite um mais perfeito ajustamento da posição da objectiva.
3. Após focar a amostra coma objectiva 4, rode o prato porta objectivas 6, actuando sobre os
manípulos 7, e posicione a objectiva de grande ampliação 8 sobre a amostra. Todos os
movimentos do porta-objectivas devem ser feitos com muito cuidado, acompanhando
sempre visualmente o movimento das objectivas e do penetrador de diamante para
assegurar que nenhum deles embaterá na amostra.
4. Coloque o peso adequado no suporte próprio 9. Corrija novamente a focagem e coloque a
região sobre a qual pretende fazer a medição no cruzamento do retículo fixo da ocular; para
deslocar a mostra, actue sobre os parafusos micrométricos 10. A correcta focagem através
da objectiva de grande ampliação tem por finalidade, não sé permitir uma boa observação
da região a ensaiar, como também o correcto posicionamento do penetrador de diamante
11 sobre a amostra; com efeito, após corrigir a focagem com a objectiva de grande
ampliação 8, ao rodar-se o prato porta -objectivas de modo a posicionar o penetrador sobre
amostra, aquele irá ficar posicionado à distância padrão par este tipo de ensaios ( ? 0,4 mm
acima da superfície da amostra. )
5. Após posicionar o penetrador de diamante sobre a amostra accione o disparador 12, que
fará coma que se inicie a descida daquele actuado pela carga escolhida; assim que o
disparador é accionado apaga-se a luz verde 13, que até aqui deve sempre ter estado
acesa, e acende-se a luz vermelha 14, a qual ficará ligada cerca de 35 s; passado este
tempo, acende-se a luz laranja 15, devendo então rodar-se de imediatamente o botão
recartilhado 16, no sentido horário, de modo a retirar o penetrador de diamante da amostra;
o aparelho deverá estar previamente calibrado, de modo que a descida do penetrador de
diamante demore 15 - 20 s e o tempo de penetração da amostra seja 10 - 15 s. A partir do
momento em que actua sobre o disparador e até se levantar o penetrador requere-se que
ninguém mexa nem no aparelho, nem na bancada onde ele assenta. Caso não haja este
cuidado, correr-se-á o risco de se obter uma impressão com uma forma irregular, que
impossibilita uma incorrecta avaliação da dureza, ou até mesmo de danificar o penetrador
devido a qualquer movimento brusco da amostra.
6. Após levantar o penetrador rodando o botão recartilhado 16 até se ouvir um pequeno
estalido, acende-se novamente a luz verde 13. Pode então rodar o prato porta-objectivas
de modo a posicionar a objectiva de grande ampliação sobre a mostra, tendo o cuidado de
assegurar visualmente que nem o penetrador nem as amostras correm o risco de bater na
amostra. Corrija a focagem se tal for necessário para ver nitidamente os limites da
impressão, a qual deverá apresentar-se como aspecto de um losango de diagonais
aproximadamente iguais e perpendiculares ( uma vertical e outra horizontal )
7. A avaliação da microdureza faz-se por medição dessas diagonais, para o que nos podemos
servir da escala fixa do retículo ( com intervalos de 20 ? m, de 0 a 200 ? m ) e da escala
móvel, que é actuada pelo botão recartilhado 17, sendo necessário que, antes de se iniciar
a medição, o índice desta escala esteja posicionado em zero. Actuando sobre os parafusos
micrométricos 19, leve a indentação à posição da Figura 2, ou seja com o vértice inferior do
losango assente sobre uma das linhas da escala . A medida da diagonal vertical é, no caso
esquematizado, 40 + ? x. O valor de ? x vai ser determinado com o recurso à escala móvel,
actuando sobre o botão recartilhado 17, até levar a indentação à posição da Figura 3, ou
seja, com o vértice superior coincidente com a linha horizontal que na posição da Figura 2
lhe estava imediatamente abaixo; faz-se então a leitura do valor indicado na escala móvel.
A diagonal vertical mede então 40 + ? x ? m ( a incerteza foi neste caso desprezada para
facilidade de compreensão). Desaperte depois o parafuso de pressão 18 e rode o portaocular 19 de 90? no sentido horário, fixando-o na nova posição. A medição da diagonal
horizontal far-se-á agora de modo análogo ao da vertical. Note que , ao rodar a ocular, a
imagem permanece imóvel, só rodando o retículo. A sequência será agora a ilustrada nas
Figuras 4 e 5 respectivamente. Deverá ter o cuidado de, antes de fazer a medição da
diagonal horizontal, levar o índice da escala móvel à posição de zero.
80
80
?x
60
60
40
40
20
20
0
0
Figura 2
Figura 3
80
60
40
0
20
80
60
40
20
0
?x
Figura 4
Figura 5
8. Calcula -se emtão a média das diagonais
D V ? DH
2
Supondo que o valor encontrado para a média das diagonais foi 55,4 ? m e que a a carga
aplicada foi de 100 g, consultando a tabela de correspondência entre a dimensão das
diagonais e dos valores de dureza, concluímos:
55,4 ? m ? 60,4 HV 0,1
Valor da dureza na
escala Vickers
Carga usada
no ensaio
Os valores da dureza poderão também ser calculados recorrendo à fórmula:
? kg ? 1854, 4 ? P ?g ?
HV ?
??
d 2 ?? m?
? mm 2 ?
No caso do exemplo apresentado ter-se-ia:
HV ?
1854 , 4 ? 100
? 60,4 kg/mm2
?55 , 4 ?2