Uma teoria simples da dureza estática e dinâmica

Resumo Quando um indentador esférico duro é pressionado na superfície de um metal mais macio, ocorre o fluxo plástico do espécime de metal e uma indentação é formada. Quando o indentador é removido, verifica-se que a indentação permanente é esférica, mas que seu raio de curvatura é maior do que o do indentador. É geralmente considerado que esse efeito de ‘achatamento’ se deve à liberação de tensões elásticas no material ao redor da indentação. Está claro que se a recuperação for realmente elástica, deve ser reversível e que uma segunda aplicação e remoção do indentador sob a carga original não deve alterar o tamanho ou a forma da indentação. Experimentos mostram que este é o caso. Isso significa que quando a carga original é reaplicada, a deformação do indentador e da indentação recuperada é elástica e deve estar em conformidade com as equações de Hertz para a deformação elástica de superfícies esféricas. Medições mostram que há, de fato, uma estreita concordância entre a deformação observada e a calculada a partir das equações de Hertz. Esses resultados foram aplicados ao caso de indentação formadas na superfície de um metal por um indentador em impacto. A energia envolvida na recuperação elástica das superfícies em impacto é encontrada para contabilizar a energia de rebote do indentador. Esta análise explica uma série de relações empíricas observadas em medições de dureza dinâmica e, em particular, reproduz as características de calibração do esclerômetro de rebote. Os resultados também mostram que para metais muito macios a dureza dinâmica é muito maior do que a dureza estática, e sugere-se que na deformação rápida de metais macios, forças de natureza quasi-viscosa estão envolvidas. Na terceira parte do artigo, é apresentada uma teoria simples da dureza, com base no trabalho teórico de Hencky e Ishlinsky. Mostra-se experimentalmente que para um material incapaz de endurecimento por trabalho apreciável, a pressão média Pm necessária para produzir cedência plástica está relacionada ao limite elástico Y do material por uma relação Pm = cY, onde c é uma constante com valor entre 2·6 e 3. Um método empírico é descrito que leva em conta o endurecimento por trabalho produzido em metais pelo próprio processo de indentação. Isso resulta em uma relação geral entre medições de dureza e a característica de tensão-deformação do metal, e há uma estreita concordância entre a teoria e os resultados observados. Além disso, a teoria explica as leis empíricas de Meyer.