Evolução do teste de dureza Rockwell no tratamento térmico

Evolução do teste de dureza Rockwell no tratamento térmico

Ao contrário dos irmãos Wright, Hugh Rockwell e Stanley Rockwell foram dois engenheiros que trabalharam para a mesma empresa e não compartilhavam nada mais do que o sobrenome e o interesse em desenvolver um melhor tipo de dureza, especificamente para testar a dureza de pistas de rolamentos

O ano era 1914 e ambos os Rockwells eram funcionários da New Departure Mfg. Company of Bristol, Conn., fabricante de automóveis e rolamentos esféricos para automóveis. Como de costume, a mãe da invenção foi a necessidade de desenvolver um método melhor. O método Brinell era muito lento, ruim para pequenos raios, superfícies curvas ou aço temperado e também utilizava um grande perfurador que causava a destruição da amostra. Para aços temperados, o teste Scleroscope foi utilizável, mas bastante difícil. E uma terceira opção, o teste de arquivo, que não apresentava dados além de ir ou não ir.

Juntos, os Rockwells prosseguiram com um método de máquina de testes que pode medir a dureza pela aplicação de uma carga menor e outra maior. Eles solicitaram uma patente que levou quase cinco anos para ser aprovada. Até então, os dois homens tinham deixado a New Departure e seguiram caminhos diferentes. No entanto, Stanley Rockwell continuou a refinar o projeto e a se concentrar no tratamento térmico de metais. Ele apresentou o seu teste durante a Convenção de 1922, antecessora da ASM, Sociedade Americana de Tratamento de Aço, e o método de teste de dureza Rockwell ganhou aceitação em toda a indústria de metais e aço.

Dureza Rockwell

A eficiência e o alcance do processo Rockwell e seu refinamento em curso, desde a década de 20 até a era digital, tornaram o método mais amplamente preferido e utilizado para testes de dureza. A dureza é uma propriedade de material um tanto indefinida (e não deve ser confundida com temperabilidade, uma medida de potencial, ou tenacidade, que em metalurgia significa resistência a falhas sob impacto ou carga súbita).

Dada a existência de tantos metais com tanta variação de dureza e que o teste é tão crítico para vantagens de controle de qualidade de materiais de metal, a Rockwell tornou-se o método preferido para respostas de ensaios comerciais de dureza. Uma grande razão é que seus resultados de testes podem oferecer uma sensação de confiança sobre a resistência à cedência do material.

Outra razão é que o teste de dureza pode ajudar na comparação de diferenças de propriedades dos dois materiais. Uma dureza menor geralmente significa maior ductilidade e menor resistência à cedência mais o potencial de desgaste prematuro. Uma dureza superior equivale a mais fragilidade e resistência à cedência mais elevada.

De acordo com Daniel Herring, autor de Common Pitfalls in Hardness Testing, “os testes de dureza são, sem dúvida, o processo de controle de qualidade mais comum realizado na indústria”.

Eles são frequentemente utilizados para determinar o sucesso ou fracasso de uma operação de tratamento térmico especial ou para aceitar ou rejeitar o material. Testes de dureza são pensados para serem mais fáceis de executar no chão da fábrica ou no laboratório metalúrgico, mas se revelam uma das provas mais difíceis de fazer corretamente.

Herring identifica o método Rockwell como “utilizado para testes de materiais ferrosos e não ferrosos, os quais foram recozidos, endurecidos, temperados ou revestimentos endurecidos, materiais folhados em calibres mais pesados e carbonetos cimentados. O teste Rockwell Superficial é utilizado onde são necessárias cargas mais leves, como testes de superfícies finas de cementação, superfícies carburadas e material folhado em bitolas finas. Ensaios de microdureza são utilizados para formas intrincadas muito pequenas, peças finas e para determinar profundidade do revestimento”.

Nos testes Rockwell, a resistência do material a ser perfurado é avaliada por uma bola de aço ou um cone de diamante (o último é conhecido como penetrador Brale). Se o material é conhecido por ser excepcionalmente duro, é melhor utilizar o cone de diamante para garantir que a esfera de aço não seja deformada. A esfera de aço é preferida para todos os materiais macios (testes a menos que HRB-100). Como não há unidades de dureza, Rockwell atribui valores em uma série de escalas (30 no total). Em cada escala, quanto maior o número mais duro é o material

As escalas Rockwell mais comumente utilizadas são “C” e “B.” A escala B é utilizada para materiais mais macios (tais como alumínio, latão e aço mais suave).

Ela emprega uma bola de carboneto de tungsténio como penetrador e um peso de 100 kg para se obter um valor expresso como HRB. A escala C para materiais mais duros utiliza um cone de diamante e um peso de 150 kg para se obter um valor expresso como HRC. Há diversas escalas alternativas para outros fins. Consulte a ASTM E18 para determinar a escala de dureza Rockwell correta para o seu uso. A escala é tipicamente baseada na profundidade da camada e tamanho da amostra.

Dureza Rockwell Superficial

Um segundo teste de dureza Rockwell Superficial destina-se para uso com amostras finas, mais pequenas, mais delicadas ou sensíveis à superfície. Ele emprega cargas significativamente reduzidas. Por exemplo, em um teste Rockwell padrão, a carga menor é de 10 kgf e a maior é de 60, 100 ou 150 kgf. Em um teste Rockwell Superficial, a carga menor é de 3 kgf e a maior é de 15, 30 ou 45 kgf.

Existem numerosas aplicações que envolvem um amplo espectro de metais, onde são desejados números elevados de dureza. Por exemplo, o Instituto Americano de Ferro e Aço identifica cerca de 100 diferentes tipos de aços ferramentas. Mais frequentemente, diversos processos de tratamento térmico são empregados para aumentar a dureza global do metal, porque quase sempre é uma medida da performance do tratamento térmico. Os tratamentos térmicos mais típicos incluem: alívio de tensão, modificação relevante trabalhada a frio, desenvolvimento de propriedades físicas em ligas de solução sólidas, mudança na composição da superfície e desenvolvimento de características especiais.

É importante que as pessoas envolvidas no projeto da peça trabalhem em estreita colaboração com aquelas que realizam o tratamento térmico e os testes de dureza, a fim de minimizar trincas em diversos locais de tensão, tais como entalhes, cantos afiados e variâncias na espessura das seções. Excesso de resfriamento do material pode contribuir para fendas. Ao combinar um nível de dureza para a aplicação a que se destina, é importante manter em mente as faixas de temperatura. Você não quer uma temperatura que resulta em menor tenacidade do metal. A distorção é outro risco, por isso tenha sempre em mente as tolerâncias da usinagem. Finalmente, vale a pena especificar corretamente o alívio da tensão nos desenhos das peças.

Documentação de Dureza

Resultados mensuráveis e documentação verificável em cada passo crítico resultam em maior precisão na medição, melhoria da coleta de dados e melhoria do acompanhamento geral e controle do processo de teste de dureza. Os testadores de dureza Rockwell e Rockwell Superficial normalmente vêm com avançadas interfaces de controle digital para grande precisão e uma rápida apresentação de dados críticos. Quando a conversão entre diferentes tipos de escalas de dureza é crítica, o software de teste de dureza geralmente tem essa capacidade instalada. É facilmente gerada uma ampla gama de relatórios para fins de análises instantâneas ou comparativas em curso.

Conclusão

Stanley Rockwell e Hugh Rockwell estariam maravilhados ao ver como sua invenção original tornou-se uma tecnologia de controle de qualidade tão vital, especialmente para testar a dureza de metais tratados termicamente. Eles também poderiam se surpreender com quantas inovações ocorreram durante o melhoramento contínuo do processo Rockwell. Enquanto engenheiros de materiais continuarem buscando novas vantagens em propriedades e desempenho, a evolução dos testes Rockwell continuará ininterruptamente.

Para mais informações: Contate John Kraus, Gerente de Vendas dos E.U.A., Tinius Olsen; tel: +1 215-675-7100; TiniusOlsen.com; e-mail:jkraus@tiniusOlsen.com.

 

John Kraus
John Kraus
Gerente de Vendas dos E.U.A., Tinius Olsen; tel: +1 215-675-7100; TiniusOlsen.com; e-mail:jkraus@tiniusOlsen.com.

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