Telecurso 2000. Ensaio de Materiais. - ensaio de materiais - cap. 12
Em 1922, Rockwell desenvolveu um método de ensaio de dureza que utilizava um sistema de pré-carga. Este método apresenta algumas vantagens em relação ao ensaio Brinell, pois permite avaliar a dureza de metais diversos, desde os mais moles até os mais duros. Entretanto, também tem limitações, o que indica que está longe de ser a solução técnica ideal.
Todas essas razões justificam dedicar uma aula ao estudo deste método de ensaio. No final, você ficará sabendo como é feito o ensaio Rockwell, qual o equipamento empregado e como utilizar as diferentes escalas de dureza Rockwell.
Neste método, a carga do ensaio é aplicada em etapas, ou seja, primeiro se aplica uma pré-carga, para garantir um contato firme entre o penetrador e o material ensaiado, e depois aplica-se a carga do ensaio propriamente dita.
Os penetradores utilizados na máquina de ensaio de dureza Rockwell são do tipo esférico (esfera de aço temperado) ou cônico (cone de diamante com 120º de conicidade).
1o	passo: aproximar a superfície do corpo de prova do penetrador.
2o	passo: submeter o corpo de prova a uma pré-carga (carga menor).
3o	passo: aplicar a carga maior até o ponteiro parar
4o	passo: retirar a carga maior e fazer a leitura do valor indicado no mostrador, na escala apropriada.
Nos equipamentos com mostrador digital, uma vez fixada a escala a ser usada, o valor é dado diretamente na escala determinada.
O valor indicado na escala do mostrador é o valor da dureza Rockwell. Este valor corresponde à profundidade alcançada pelo penetrador, subtraídas a recuperação elástica do material, após a retirada da carga maior, e a profundidade decorrente da aplicação da pré-carga.
Em outras palavras: a profundidade da impressão produzida pela carga maior é a base de medida do ensaio Rockwell. Veja a seguir a representação esquemática da profundidade produzida por um penetrador cônico de diamante.
A escala do mostrador é construída de tal modo que uma impressão profunda corresponde a um valor baixo na escala e uma impressão rasa corresponde a um valor alto na escala. Desse modo, um valor alto na escala indica que se trata de um material de alta dureza.
Na máquina Rockwell normal, cada divisão da escala eqüivale a 0,02mm; na máquina Rockwell superficial, cada divisão eqüivale a 0,01mm.
Escala de dureza Rockwell normal e aplicações
diamantecone 120°
Carbonetos, folhas de aço com fina camada superficial endurecida
Aço, titânio, aços com camada endurecida profunda, materiais com HRB>100
Chapas finas de aço com média camada endurecida
esfera aço1,5875mm
20 a 100 HRB
Ligas de cobre, aços brandos, ligas de alumínio, ferro maleável etc.
esfera aço3,175mm
70 a 100 HRE
Ferro fundido, ligas de alumínio e de magnésio
60 a 100 HRF
Ligas de cobre recozidas, folhas finas de metais moles
30 a 94 HRG
Ferro maleável, ligas de cobre-níquel-zinco e de cobre-níquel
80 a 100 HRH
Alumínio, zinco, chumbo
40 a 100 HRK
Metais de mancais e outros muito moles ou finos
Escala de dureza Rockwell superficial e aplicações
diamante cone 120º
65 a 90 HR 15N
Uso em aplicações similares às escalas HRC, HRA, HRD
40 a 80 HR 30N
35 a 70 HR 45N
esfera aço 1,5875mm
50 a 94 HR 15T
Uso em aplicações similares às escalas HRB, HRF, HRG
10 a 84 HR 30T
10 a 75 HR 45T
Para entender a informação contida na coluna Faixa de utilização, você precisa saber como são representados os valores de dureza Rockwell. É o que explicaremos a seguir.
Veja, por exemplo, a interpretação do resultado 64HRC:
64 é o valor de dureza obtido no ensaio;
a última letra, no exemplo C, indica qual a escala empregada.
Pare e resolva!
Como você interpreta o seguinte resultado: 50HR15N?
Resposta: ............................................... ..
Se você escreveu que 50 é o valor de dureza Rockwell superficial na escala 15N, acertou.
O número obtido no ensaio Rockwell corresponde a um valor adimensional, que somente possui significado quando compa­rado com outros valores da mesma escala.
Utilizando as escalas de dureza Rockwell
Suponha que lhe peçam para fazer um ensaio de dureza Rockwell na escala C. Recorrendo aos quadros apresentados anteriormente, que trazem as escalas de dureza Rockwell, é possível identificar as condições de realização do ensaio. Como fazer isso? Acompanhe a demonstração.
Uma vez que o ensaio deve ser feito na escala C, você já sabe que se trata de um ensaio de dureza Rockwell normal.
O ensaio é de dureza Rockwell normal, logo a máquina a ser utilizada é a padrão.
O penetrador para esta escala é o cônico de diamante.
O penetrador deve ter 120º de conicidade.
A carga maior do ensaio é de 150 kgf.
A leitura do resultado é feita na escala preta do relógio.
Ficou claro? Então resolva o próximo exercício para comprovar o entendimento.
Uma empresa adquiriu um material com a seguinte especificação: 70HR15T. Quais as condições do ensaio para confirmar se o material está de acordo com a especificação?
Tipo de penetrador:
Dimensão do penetrador:
Carga maior:
Cor da escala onde é feita a leitura do resultado:
A representação HR15T indica que as informações deverão ser procuradas na escala Rockwell superficial. Logo, a máquina deve ser a mais precisa. O penetrador será uma esfera de aço com 1,5875mm de diâmetro. Será aplicada uma pré-carga de 3 kgf e a carga maior será de 15 kgf. O resultado deverá ser lido na escala vermelha.
A profundidade que o penetrador vai atingir durante o ensaio é importante para definir a espessura mínima do corpo de prova.
De modo geral, a espessura mínima do corpo de prova deve ser 17 vezes a profundidade atingida pelo penetrador.
Entretanto, não há meios de medir a profundidade exata atingida pelo penetrador no ensaio de dureza Rockwell.
HR normal: P = 0,002 x (100 - HR)
HR superficial: P = 0,001 x (100 - HR)
HR normal: P = 0,002 x (130 - HR)
Por exemplo, a profundidade aproximada de penetração que será atingida ao ensaiar um material com dureza estimada de 40HRC é de 0,12mm.
Como se chegou a este resultado? Consultando as tabelas com as escalas de dureza Rockwell, ficamos sabendo que a escala C se refere à dureza Rockwell normal e que esta escala utiliza penetrador de diamante. O passo seguinte foi escolher a fórmula: P = 0,002 x (100 - HR) e fazer as contas.
Qual deve ser a espessura mínima de uma chapa que será submetida ao ensaio de dureza Rockwell para um material com dureza esperada de 80HRB?
Resposta: ......................................
A primeira coisa que você deve ter feito é descobrir a profundidade aproximada atingida pelo penetrador.
Para isso, deve ter ido ao quadro com a escala B (dureza Rockwell normal), e constatado que esta escala usa penetrador esférico.
Com essas informações, deve ter escolhido a fórmula:
P = 0,002 x (130 - 80) para encontrar o valor da profundidade aproximada. Feitos os cálculos, deve ter concluído que esta profundidade é de aproximadamente 0,1mm.
Uma vez que a espessura do corpo de prova eqüivale, em geral, a pelo menos 17 vezes a medida da profundidade, a espessura mínima da chapa deve ser de 1,7mm.
Como você viu, o ensaio de dureza Rockwell tornou possível avaliar a dureza de materiais que não poderiam ser submetidos ao ensaio Brinell. Mesmo assim, há situações em que nem o ensaio Brinell nem o Rockwell são recomendáveis. Por isso, a próxima aula será dedicada a outro tipo de ensaio de dureza, o ensaio Vickers.
Mas antes de estudar um assunto novo, é bom que você esteja seguro de que os assuntos desta aula ficaram bem entendidos. Uma maneira de verificar isso é fazendo os exercícios propostos a seguir.
1.	Assinale com um X as vantagens que o método de ensaio Rockwell apresenta em relação ao método de ensaio Brinell.
a)	(	)	permite avaliar a dureza de metais endurecidos;
b)	(	)	deixa grandes marcas de impressão no material ensaiado;
c)	(	)	permite leitura direta do resultado do ensaio na própria máquina;
d)	(	)	serve para materiais heterogêneos.
2.	No ensaio de dureza Rockwell, a profundidade da impressão que serve como base da medida de dureza é causada pela:
a)	(	)	pré-carga;
b)	(	)	carga maior;
c)	(	)	pré-carga mais carga maior;
d)	(	)	carga maior, menos pré-carga.
3.	O ensaio de dureza Rockwell normal utiliza as cargas maiores de:
a)	(	)	60 - 100 - 150 kgf;
b)	(	)	15 - 30 - 45 kgf;
c)	(	) 15,625 - 31,25 - 62,5 kgf;
d)	(	)	qualquer valor de carga.
4.	Descreva as condições de ensaio de dureza Rockwell para o material com a dureza estimada de 40HR45N:
a)	tipo de máquina:
b)	tipo de penetrador:
c)	dimensão do penetrador:
d)	carga maior:
e)	cor da escala onde é lido o resultado:
5.	Calcule a espessura mínima que deve ter uma chapa que será ensaiada pelo método Rockwell, sabendo que a dureza estimada do material é 45 HRC.