Os conceitos da dureza Brinell

O ensaio de dureza Brinell consiste em endentar o material com uma esfera de aço endurecido ou metal duro com 10 mm de diâmetro com uma carga de 3.000 kgf. Para materiais mais moles a carga pode ser reduzida para 1.500 kg ou 500 k para reduzir endentação excessiva. A carga total é normalmente aplicada por 10 ou 15 segundos no caso de ferro fundido ou aço e pelo menos durante 30 segundos para outros metais.

Em 1900, Johan August Brinell apresentou esse ensaio que passou a ser largamente aceito e depois normalizado, devido à relação existente entre os valores obtidos no ensaio e os resultados de resistência à tração. O ensaio de dureza Brinell consiste em comprimir lentamente uma esfera de aço temperado, de diâmetro D, sobre uma superfície plana, polida e limpa de um metal, por meio de uma carga F, durante um tempo t, produzindo uma calota esférica de diâmetro d. A dureza Brinell é representada pelas letras HB ou Hardness Brinell, que quer dizer dureza Brinell que é a relação entre a carga aplicada (F) e a área da calota esférica impressa no material ensaiado (Ac).

Em resumo, um penetrador (esfera composta de carboneto de tungstênio com diâmetro, D), é pressionado na superfície de um corpo de prova e, após a remoção da força, F, é medido o diâmetro da impressão, d, deixada na superfície. A dureza de Brinell é proporcional ao quociente obtido dividindo a força de ensaio pela área da superfície curva da impressão. Assume-se que a impressão retém a forma do penetrador esférico após a remoção da força de ensaio, e sua área superficial é calculada a partir do diâmetro médio da impressão e do diâmetro da esfera, utilizando a equação apresentada em tabelas disponíveis neste portal.

A NBR ISO 6506-1 de 01/2019 – Materiais metálicos – Ensaio de dureza Brinell – Parte 1: Método de Ensaio especifica o método para o ensaio de dureza Brinell para materiais metálicos.

A NBR ISO 6506-2 de 01/2019 – Materiais metálicos – Ensaio de dureza Brinell – Parte 2: Verificação e calibração de máquinas de ensaio especifica os métodos de verificação direta e indireta das máquinas de ensaios utilizadas para a determinação da dureza Brinell de acordo com

a NBR ISO 6506-1 especificando também quando estes dois tipos de verificação devem ser realizados. A verificação direta envolve a checagem dos parâmetros de performance individual da máquina que estão dentro dos limites especificados, enquanto que a verificação direta utiliza a medição da dureza de blocos de referência, calibrados de acordo com a NBR ISO 6506-3, para verificar o desempenho geral da máquina.

A NBR ISO 6506-3 de 01/2019 – Materiais metálicos – Ensaio de dureza Brinell – Parte 3: Calibração de blocos de referência especifica um método para a calibração de blocos de referência a serem utilizados na verificação indireta de máquinas de ensaio de dureza Brinell, conforme descrito na NBR ISO 6506-2.

Os instrumentos utilizados para a verificação e calibração devem ser rastreáveis ao SI. Cada força de ensaio deve ser medida pelo menos três vezes utilizando um instrumento de medição de força conforme a NBR ISO 376 classe 0,5 ou superior.

Por fim, a NBR ISO 6506-4 de 01/2019 – Materiais metálicos – Ensaio de dureza Brinell – Parte 4: Tabela de valores de dureza que fornece uma tabela de valores de dureza para uso em ensaios em superfícies planas. Deve-se observar que uma checagem da máquina deve ser realizada a cada dia em que a máquina for utilizada, para cada escala a ser utilizada e em aproximadamente no nível de dureza do material a ser ensaiado.

O método Brinell pode ser o mais apropriado, visto que é menos afetado por uma superfície áspera que o Rockwell ou o Vickers. Embora as medições Brinell sejam mais tolerantes às variações de acabamento, há limites para a rugosidade superficial admissível por este método também.

Em geral, a uniformidade do acabamento superficial é importante para resultados exatos e reprodutíveis. A limpeza superficial é também crítica para uma medição de dureza precisa e reprodutível. Se existir na superfície alguns elementos, como graxa, óxidos ou poeira, podem causar desvios consideráveis nos resultados. Além do mais, o material de ensaio ou bloco de referência pode até ser danificado irreversivelmente.