[10].
As Amostras I e IV apresentam valores muito próximos, pois são ambos do mesmo material só que um é laminado e o outro não. A amostra V tem uma densidade dentro do esperado contudo poderá ter na sua constituição elementos de liga inesperados.
Pode concluir-se assim que se está possivelmente perante amostras de estanho com elementos de liga mais ricos em antimónio que qualquer um dos outros elementos. Apesar de ser um estudo importante não é de todo conclusivo, pois existem muitos outros materiais ou outras composições que poderiam levar a massas volúmicas semelhantes, daí a realização de outros estudos para uma melhor aproximação da possível composição das amostras.
Os ensaios de dureza são, sem dúvida, os mais utilizados na indústria, especialmente na metalomecânica, e são por muitas vezes empregues no controlo de qualidade do material e em peças acabadas. A simplicidade de execução e o baixo custo dos equipamentos justificam a sua utilização generalizada.
A dureza de um metal pode definir-se de várias maneiras, sendo no entanto a definição mais usual a resistência do metal à identação ou penetração. A determinação da dureza tem a finalidade de saber se o material atingiu uma determinada condição metalúrgica e (ou) mecânica, podendo servir como aproximação grosseira à determinação do valor de ruptura. Os principais tipos de ensaios usados são Brinell, Vickers e Rockwell, existem ainda os ensaios Shore e os de microdureza, estes últimos de aplicação fundamental em zonas de dimensões muito reduzidas [38].
De todos os ensaios possíveis foi executado o ensaio Vickers nas amostras, pois na tentativa de efectuar o ensaio Brinell, a calote produzida pelo identador era demasiado grande, mesmo usando a carga mínima, sendo impossível obter leituras tão baixas de dureza características deste material.
Este ensaio oferece duas vantagens sobre o ensaio Brinell. O primeiro é o de existir semelhança geométrica entre impressões provocadas por diferentes cargas, o que torna o número de dureza praticamente independente da carga. A segunda vantagem consiste na possibilidade de obter durezas para materiais muito duros (até 1500 HV), o que não é possível com o ensaio Brinell.
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O tamanho extremamente pequeno da impressão obriga a que a peça tenha um bom acabamento superficial, contudo é vantajoso pois não deixa marcas em peças já fabricadas [38].
No caso das amostras recolhidas utilizou-se o ensaio Vickers mas com aplicações de carga entre valores de 1 e 1000 gf, pois valores superiores a este danificariam as amostras de estanho. A carga foi aplicada durante 15 segundos e o tamanho das diagonais medido com um microscópio incorporado no durómetro, com uma precisão de 0,01 mm.
Existem certas precauções a ter em conta neste teste de dureza, as mais importantes são: • A superfície do material deve estar polida;
• Não devem existir vibrações na mesa onde se encontra a máquina de medição; • As peças devem estar solidamente fixas;
• A distância entre o bordo da peça e o centro de impressão deve ser superior a duas vezes a diagonal [38];
No teste feito às amostras no laboratório foi utilizada uma carga de 25 gf, aplicada durante 15 segundos. O equipamento utilizado foi uma máquina Shimadzu HM2 – 2000, e os valores obtidos foram os representados na tabela 11.
Tabela 11 - Valores de dureza obtidos para as diferentes amostras através da medição Vickers
Amostra Medição 1 Medição 2 Medição 3 Medição 4 Medição 5 durezas [HV] Média das Durezas [HB]
I 11,90 11,70 11,70 - - 11,8 11,2
II 13,60 14,10 13,80 - - 13,8 13,12
III 9,77 10,40 8,93 8,13 8,91 9,2 8,8
IV 15,20 16,00 16,10 15,00 - 15,6 14,8
V 18,10 18,70 18,70 - - 18,5 17,6
Tal como se esperava foram obtidos valores baixos de dureza, verificando-se que o valor mais baixo corresponde à amostra III, que corresponde ao estanho puro retirado directamente de um lingote. A dureza mais alta corresponde à amostra V, uma liga para fabrico de medalhas que ao laminar rachou evidenciando a existência de poros, e que poderá ter quantidades de estanho inferiores a 90%, tendo outros constituintes na sua composição além do antimónio e cobre, ou mesmo estes mas em grandes quantidades principalmente de antimónio dada a dureza obtida.
Numa primeira análise podemos verificar que as amostras I e IV, que apesar de serem do mesmo material, a I é laminada e a IV em lingote, e tal como foi dito anteriormente, a laminagem leva à diminuição da dureza da liga, pois quebra os cristais existentes transformando-os em cristais mais pequenos, com a consequente diminuição da dureza. Outro facto interessante de constatar, e que é também referido na bibliografia, é que quando se pretende aumentar novamente a dureza do estanho, procede-se à sua fusão, levando à formação de novos cristais, e verifica-se então que a amostra II tem a segunda maior dureza, e é precisamente a amostra retirada de material fundido, verificando-se assim mais uma vez o
63 aumento da dureza por fundição. A amostra IV em lingote é obviamente também ela fundida e apresenta maior dureza que a II, possivelmente por terem composições de liga diferentes, dado que a II é executada na própria empresa e a I é comprada a um fornecedor.
Na tabela 12 estão listados alguns valores de dureza para materiais de uso mais comum, e onde podemos verificar a grande diferença entre o estanho e os outros materiais listados:
Tabela 12 - Valores de referência de dureza de outros materiais [10,39]
Material Dureza [HB] Alumínio 15 Ferro 146 Aço CK 45 207 Bronze CuSn7ZnPb 70 Estanho 3,9 Titânio 70 Zircónio 145 Bronze SAE 40 60 Tungsténio 294 Manganês 460 Antimónio 58 Cobre 60
Liga com 5% cobre 5% antimónio restante estanho 17
Pela observação da tabela 12 verifica-se que, tal como previsto, o estanho é o material com a dureza mais baixa dos listados, e mesmo as amostras recolhidas apresentam um valor de dureza superior à dureza tabelada para o estanho, devido aos elementos de liga existentes como o antimónio e o cobre. Existem contudo dados relativos à dureza de uma liga de estanho com 5% de cobre e 5% de antimónio, sendo esta de 17 HB [19]. Baseado nestes dados pode concluir-se que o mesmo se passa com estas ligas, denotando a sua dureza, a presença de cobre e antimónio e outros elementos de liga.