Dureza dos metais e os metais mais fortes do mundo

A dureza é uma das propriedades mecânicas mais importantes dos metais. Ela define a capacidade de um material de resistir à deformação sob condições localizadas - predominantemente indentação, arranhões, corte ou desgaste.

Vamos esclarecer estas questões: o que é dureza do metal, como é medida e como melhorá-la. Você também pode obter um gráfico prático de dureza do metal e conhecer os dez metais mais fortes já conhecidos pelos seres humanos.

O que é dureza do metal?

A dureza do metal refere-se à capacidade de um metal de resistir à deformação, ou seja, à deformação permanente, como arranhões ou indentações. Ela está associada a outras propriedades mecânicas, como tenacidade e resistência, mas não é a mesma coisa.

Há vários tipos de dureza:

• Dureza de arranhões - resistência a arranhões (por exemplo, escala de Mohs).
• Dureza de indentação - resistência à indentação permanente por um objeto não móvel (por exemplo, Brinell, Rockwell, Vickers).
• Dureza de rebote - resistência à deformação elástica, medida pela altura do rebote após o impacto (por exemplo, teste Leeb).

Os metais de tungstênio, titânio e aço duro são normalmente ligados à alta dureza e, portanto, são ideais para aplicações resistentes ao desgaste.

Medição da dureza do metal

1. Teste de dureza Brinell (BHN): Utiliza uma esfera de aço ou de carbeto de tungstênio para fazer um recuo na superfície. Usado para metais mais macios; fornece dureza média em uma área de superfície maior.
2. Teste de dureza Rockwell (HR): Comum no setor, aplicado para testar a profundidade da indentação em uma série de escalas (por exemplo, HRC do aço duro). Rápido e fácil de executar.
3. Teste de dureza Vickers (VHN): Utiliza o indentador de pirâmide de diamante para testar com precisão amostras finas ou pequenas. Altamente preciso, mas mais demorado.
4. Escala de dureza Mohs: Teste rápido de arranhões que varia de 1 (talco) a 10 (diamante). Conveniente para testes qualitativos rápidos.
5. Teste de dureza Leeb (HL): Uma ferramenta de medição de velocidade de rebote carregada na mão. Ideal para itens grandes ou montados.

Tabela de dureza de metais

Para entender melhor como os diferentes metais se comparam entre si em relação à dureza, aqui está um gráfico de referência que fornece uma lista de materiais comumente encontrados em diferentes escalas de dureza. Esses valores fornecem um guia aproximado, mas podem ser influenciados por algumas combinações de ligas, métodos de fabricação e tratamento térmico.

Os 10 metais mais fortes do mundo

A resistência e a dureza não são idênticas, mas estão próximas. Entretanto, os metais mais fortes são, em grande parte, os mais duros. Aqui está a lista dos 10 mais impressionantes:

1. Tungstênio (Resistência à tração: ~1510 MPa, Dureza de Mohs: ~9)

O tungstênio possui a maior resistência à tração entre os metais puros e possui extrema dureza. Ele não perde sua resistência mesmo em temperaturas muito altas, razão pela qual é de vital importância para componentes aeroespaciais, ferramentas de corte e aplicações militares.

2. Inconel (resistência à tração: >1000 MPa, dureza de Mohs: 6,5-7)

O Inconel é uma família de superligas de níquel-cromo que são resistentes a altas temperaturas e dureza. É usado em motores a jato, turbinas a gás e plantas químicas devido à sua resistência à corrosão e à oxidação.

3. Titânio (resistência à tração: ~1000 MPa, dureza Mohs: ~6)

O titânio possui resistência à tração, além de baixa densidade e dureza moderada. Sua relação força-peso e resistência à corrosão o tornam o melhor para ser utilizado na indústria aeroespacial, em dispositivos de implantação e em ambientes marítimos.

4. Aço ferramenta (aço temperado) (resistência à tração: 700-1000 MPa, dureza Mohs: ~7)

Aços como A2, D2 e H13 são tratados termicamente para obter alta resistência e dureza da superfície. São amplamente utilizados em ferramentas, fundição sob pressão e peças de desgaste.

5. Vanádio (resistência à tração: ~800 MPa, dureza Mohs: ~6,7)

O vanádio possui alta resistência à tração e é reforçado e endurecido quando ligado ao aço. Ele é amplamente utilizado em componentes aeroespaciais, revestimento de blindagem e ferramentas de alta velocidade.

6. Cromo (resistência à tração: ~418 MPa, dureza Mohs: 8,5-9)

Embora a resistência à tração do cromo seja média, ele é o metal mais duro que ocorre naturalmente na escala Mohs. É um elemento essencial na produção de aço inoxidável e oferece excelente proteção contra desgaste e corrosão em aplicações de revestimento.

7. ósmio (resistência à tração: ~600 MPa, dureza de Mohs: ~7)

O ósmio está entre os materiais mais densos e mais duros. Apesar da fragilidade, é altamente resistente ao desgaste e usado em setores especializados, como pontas de caneta-tinteiro e contatos elétricos.

8. Irídio (resistência à tração: ~540 MPa, dureza de Mohs: ~6,5)

O irídio é um metal extremamente duro e resistente à corrosão, mesmo em altas temperaturas. É muito utilizado em velas de ignição, cadinhos e equipamentos de comunicação em alto-mar, embora seja altamente quebradiço.

9. Nióbio (Resistência à tração: ~275 MPa, Dureza de Mohs: ~6)

O nióbio encontra aplicações predominantemente como uma adição de liga para aumentar a resistência dos aços estruturais e na fabricação de supercondutores. Embora não seja o metal mais forte em sua forma elementar, ele fortalece significativamente outros materiais.

10. Tântalo (Resistência à tração: ~200 MPa, Dureza de Mohs: ~6,5)

O tântalo pode ser menos resistente à tração, mas é extremamente resistente à corrosão e tem boa dureza. É muito usado em produtos eletrônicos (especialmente capacitores), implantes médicos e componentes aeroespaciais em que a estabilidade química é imprescindível.

Observação: Essa sequência prova que, embora a resistência à tração seja um dos principais marcadores de desempenho do metal, a dureza, a resistência à corrosão e a estabilidade térmica são igualmente importantes para determinar o material mais adequado para um determinado requisito industrial ou de engenharia.

Conclusão

A dureza dos metais é um parâmetro importante para avaliar a adequação de um material a ser usado em determinadas aplicações industriais ou estruturais. Entender o que é dureza, medi-la e aprimorá-la permite que os engenheiros tomem decisões mais informadas e maximizem os metais para ferramentas, estruturas, máquinas e dispositivos sofisticados. Os líderes em dureza são o tungstênio, o cromo e o aço endurecido, mas a escolha do metal sempre depende do conjunto específico de propriedades para realizar o trabalho. Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).