2 Materiales Ensayo Dureza

7/21/2019 2 Materiales Ensayo Dureza

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MATERIALES: ENSAYO DE DUREZA

2.- Ensayos de dureza

Se trata de medir la resistencia que ofrece un material a ser penetrado por una pieza llamadapenetrador.

2.1.- Ensayo de Brne!!

Utiliza como penetrador una esfera de acero templado degran dureza a la que se aplica una carga preestablecida.En funcin del dimetro de la huella se calcula la durezadel material.

Este ensayo tiene sus limitaciones. Aunque se obtienenresultados fiables en materiales de "er#! $rueso, dondelas huellas obtenidas son ntidas y de contornosdelimitados, si se aplica a materiales de espesoresinferiores a mm, el material se deforma y los resultadosque se obtienen son errneos. !ara solucionar esteproblema se puede disminuir la carga y el dimetro de labola.

"a unidad de un material seg#n este ensayo$iene determinada por los $rados Brne!! %&B'.Se mide en %p&mm'

&B ( ) * S

( ) "a fuerza aplicada sobre la superficiedel material *en +pS ) Superficie de la huella que de-a elpenetrador sobre la superficie *en mm'

"a superficie de la huella esS ( + D #

/ ) /imetro de la bola *en mmf ) profundidad de la huella *en mm

0uando se toma una medida con este m1todo,

se registra siguiendo una notacin

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"a e2presin de dureza de 3rinell tambi1n se puededeterminar en funcin del dimetro de la bola */, enmm y el dimetro del casquete de la huella esf1rica*d, mm

En cuanto a las cargas, 1stas tienen que serproporcionales al cuadrado del dimetro de la bolapara que las huellas obtenidas sean seme-antes ylos resultados comparables

) ( , D2

"a onsane de "ro"orona!dad ,depende dela clase de material a ensayar, siendo mayormateriales duros y menor para los blandos

4especto a los tiempos de aplicacin de cargasdurante el ensayo $aran entre 56 segundos para losaceros y 5 minutos para los materiales blandos.

2.2.- Ensayo /0ers

Utiliza como penetrador una pirmide regularde base cuadrada. Es ms utilizado que elanterior, puesto que la gama de materiales aensayar es ms alta *materiales de altadureza.

Los es"esores de !as "ezas "ueden seruy "eue3os, en cambio con el ensayo3rinell no ocurre tal hecho. "as cargasutilizadas por tal procedimiento son muypeque7as *de 8 a 8'6 %g.

En cambio con el ensayo 3rinell se utilizan

cargas de hasta 5666 %g. 0uando ladeformacin es peque7a, se comentenmenos errores en la medida de la huella coneste ensayo que con el caso anterior

"a e2presin se mide seg#n la e2presin &/ ( )* Sdonde 9: son las unidades :ic%ers*e2presado en %p& mm'

( ) la fuerza aplicada sobre la superficie del material *en +pS ) Superficie lateral de la huella *mm'

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"a superficie de la huella se mide seg#n la siguiente e2presin

S( d2* 145678 %2'd ) la diagonal de la marca que de-a el penetrador en la superficie del material *mm

0on lo que sustituyendo en la frmula de :ic%ers, queda

&/ ( 145678 ) * d2

0uando se toma una medida con este m1todo, se registra siguiendo una notacin estndar.:eamos un e-emplo

2.8.- Ensayo de Ro09e!!Es el ms utilizado por su rapidez y el peque7o tama7o de las huellas que ocasiona, aunque esmenos e2acto. Se determina la profundidad de la huella, a diferencia de los anteriores, quemide el rea de la huella producida.El grado de dureza se mide en cantidades &RB %"ara aera!es !andos' y &R; %"araaera!es duros'. En el primer caso se emplea como penetrador una esfera de acero y en elsegundo caso un cono de diamante.

1? Se aplica al penetrador una carga pre$ia (6de 86 %g, la cual se mantiene hasta el final delensayo. Esto garantiza una mayor e2actitud del ensayo ya que e2cluye la influencia de las

$ibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Esta carga pro$oca unahuella de profundidad h6.

2? /espu1s se e2pone la probeta a la accin de la carga total *( f) (6; (8 aumentando lascargas en

(8)


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MATERIALES: ENSAYO DE RESILIEN;IA

8.- Ensayo de res!enaEl ms caracterstico es el ensayo ;ar"y. En este ensayo se utiliza una probeta de seccincuadrada pro$ista de una entalladura que es sometida a la accin de una carga de ruptura pormedio de un martillo que se desplaza en una trayectoria circular.

"a resiliencia o energa absorbida en la rotura se obtiene restando a la energa potencial quetena el p1ndulo antes del impacto, la energa potencial que le queda tras 1l.

0on lo que la resiliencia se e2presa como ( E" * S *Culios& cm'"a energa potencial es directamente proporcional a la altura que tiene el p1ndulo en cadamomento. As E"( .$. %@-1'

Ep) Energa potencia absorbida en la ruptura en Culios *Cm ) Dasa del martillo en %gg ) ra$edad terrestre


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/emostracin

h6 ) " > A ) " > *".cos

h8 ) "> 3 ) " > *".cos

@ C 1( L.%os-os '

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ro!eas de ensayo de Dureza

1.- Funo 2@@G %De#oraones y ensayos'Si una pieza con una constante de proporcionalidad +)'6+p&mm'se le somete a unensayo de dureza 3rinell, con un dimetro de bola de Fmm, se produce una huella de5mm de dimetro. 0alcular

a la carga aplicada *() 8'F6 %pb el rea del casquete esf1rico que se produce *S) G,55 mm'c el grado de dureza 3rinell *93) 8G=, %p&mm'

1H.-En un ensayo de dureza 3rinell se aplica una carga de 5666+p al penetrador,cuyo dimetro es 86mm. Si el dimetro de la huella es de Hmm, Icul es la dureza delmaterialJSolucin *93) 8=',H %p& mm'

15.-

1G.-

2@ .- Se"ere 2@@5a/escribe los tres ensayos ms adecuados para determinar la dureza de una materialb Una pieza es sometida a un ensayo de dureza por el m1todo :ic%ers. Sabiendo que

la carga empleada es de '66K y que se obtiene una huella cuya diagonal es igual a6.'6mm, calcular la dureza :ic%ers de la pieza. *9:) HH


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ro!eas de ensayo de Res!ena

28.-Se somete una probeta normalizada 0harpy de seccin 6.Hcm 'a un ensayo deresiliencia con una maza de '6+g. "a altura inicial de la maza es de 8m y la final,despu1s del choque, de 6.Hm. /etermina la resiliencia del material. *L) 8


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MATERIALES: ESTRU;TURAS ;RISTALINAS

areros araerJsos de !as e!das unaras

Nmero de tomos por celda unitaria (n):Se cuentan los tomos de la celda ponderando si estn o no compartidos por otras celdas$ecinas. /e forma que si un tomo est compartido por dos celdas, corresponder mediotomo a cada una de ellas.

ndice de coordinacin (i):Es el n#mero de tomos que rodean a un tomo de una celda unitaria.

Constante reticular (a):Es la longitud de la arista del cubo en la celda unitaria. Se calcula relacionndola con el radioatmico *4 de los componentes de la celda.

Factor de empaquetamiento atmico (FEA):Es la fraccin de espacio ocupado por los tomos en una celda unitaria. Se calcula di$idiendoel $olumen que ocupan los tomos de una celda unitaria entre el $olumen total de dicha celda.Es un indicador de lo compacta que esta la celda unitaria y suele darse en forma de porcenta-e.

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ro!eas de esruuras rsa!nas

[email protected] Funo 2@@6 %;rsa!es'0ontesta bre$emente las siguientes cuestiones

a IMu1 es una red c#bica centrada en el cuerpo y una red c#bica centrada en

las carasJb I0ul es el n#mero de tomos situados en el interior de la celdilla de unared c#bica centrada en el cuerpo y una red c#bica centrada en las carasJ.c /efine el concepto de constante reticular y calcula dicha constante para unared c#bica centrada en el cuerpo y una red c#bica centrada en las carassuponiendo un radio atmico de 6.8nm.

11.-Funo 2@@5 %;rsa!es'0ontesta a las siguientes preguntas

a Si en una red c#bica, el n#mero total de tomos en la celda unitaria es de '.IMu1 tipo de estructura tieneJ

b Si el nN total de tomos en la celda unitaria es de =. IMu1 tipo de estructuratieneJc /efina el concepto de constante reticulard 0alcula la constante reticular para una rede c#bica centrada en el cuerpo yuna red c#bica centrada en las caras en funcin del radio atmico.

12.- Mode!o 2@@5 %;rsa!es'En una estructura centrada en el cuerpo, calcular

a el n#mero de tomos que rodean cada tomo *ndice de coordinacinb el n#mero de tomos presente en cada celda unitariac el lado de la arista de la celda sabiendo que el radio atmico es 6.8'=nmd IMu1 quiere decir que un metal presenta estados alotrpicos a altas

temperaturasJ

18.- Mode!o 2@@G %;rsa!es'Un tomo a una temperatura de '6N presenta una estructura c#bica centrada en lascaras. 0alcular

a el n#mero de tomos que rodean cada tomo o ndice de coordinacinb el n#mero de tomos presentes en cada celda unitariac el lado de la arista de la celda sabiendo que el radio atmico es 6.85'nm

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