Dureza

Es la resistencia que ofrece un cuerpo a las alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, entre otras. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil que rayar. A

A continuación pasaremos a definir algunos principales métodos para medir la dureza de un material.

Dureza rockwell

La dureza rockwell o ensayo de dureza rockwell es un método es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza rockwell es el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16,1/8,1/4y ½ pulgadas, y un penetrador cónico de diamante con un Angulo de 120° +/- 30´ y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm, el cual se utiliza para los materiales más duros.

Procedimiento

El esquema de determinación de la dureza según rockwell se expone en la siguiente figura

Inicialmente el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la acción previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que incluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Después se expone a la acción de la carga total Pf = P0 + P1y la profundidad de penetración aumenta. Luego de retirada la carga principal P1, en el sistema probeta-indentador ocurre una recuperación elástica, ya que sobre el actúa solo la carga previa P0, siendo posible la medición de la profundidad de penetración h, la cual determina el número de dureza rockwell (HR).

Entre el número de rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia:

Para el cono de diamante:

Para las bolas de acero:

De esta formulas se deduce que cada unidad de dureza rockwell corresponde a una penetración de 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto “tope” para que haya coherencia: a menor profundidad de penetración mayor será el número de rockwell y viceversa.

En la práctica no hay necesidad de usar estas fórmulas, ya que los indicadores de las máquinas de rockwell de manera automática realizan operaciones directamente el número de dureza en sus diales.

Escalas de rockwell

Símbolo de la Escala

Penetrador Carga mayor(kg)

Aplicaciones

A Diamante 60 Aceros tratados y sin tratar. Materiales muy duros. Chapas duras y delgadas.

B Esfera de 1/16 pulgada

100 Aceros recocidos y normalizados.

C Diamante 150 Aceros tratados térmicamente.D Diamante 100 Aceros cementados.E Esfera de 1/8

pulgada100 Metales blandos y antifricción.

F Esfera de 1/16 pulgada

60 Bronce recocido.

G Esfera de 1/16 pulgada

150 Bronce fosforoso y otros materiales.

H Esfera de 1/8 pulgada

60 Metales blandos con poca homogeneidad, fundiciones con base hierro.

K Esfera de 1/8 pulgada

150 Aplicaciones análogas al tipo anterior.

Dureza Brinnell

Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinnell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo. Su objetivo es obtener a la dureza mediante una penetración estática (dureza estática), es decir se aplica una fuerza con el penetrador durante un tiempo determinado, de tal manera que se genera una huella permanente en el material. El penetrador no presenta ninguna deformación superficial.

Procedimiento

El penetrador es una bola de acero de cuyo diámetro puede ser de 1,25; 2,5; 5; 7 y 10 mm. En ese ensayo utilizaremos una esfera de 2,5 mm de diámetro.

Esta máquina utiliza una carga de 10 Kg, pero no como precarga, solo mediante la fuerza aplicada a la máquina. Midiendo el diámetro de la huella que deja, con un microscopio o lupa, se determina la dureza:

Según la definición, el número de dureza Brinnell (como esfuerzo de contacto), es la relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la huella.

En la práctica se efectúa la siguiente formula de trabajo:

Se debe tener cuidado en que el diámetro de la huella este entre el 25%y 60% del diámetro de la bola. Es decir, para las condiciones estándar (bola de 10 mm), el diámetro de la huella debe estar entre 2.5 y 6 mm. En la literatura se considera que la huella “ideal” es de d = 0,375 D.

Dureza Vickers

El ensayo de dureza vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco).Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo de base de 136°.este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores 500HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza brinnell).este ensayo, además, puede usarse en superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza y espesores pequeños. (Aunque si el material es muy blando, se usa el método brinnell). Se emplea para laminas delgadas de hasta 0,15 mm (0.006 pulgadas) y no se lee directamente en la máquina.

Formula:

HV=1.8544 .Pd2

Donde:

P: Carga a utilizar en kilogramos fuerza D: Diámetro de la huella

Condiciones del ensayo:

La superficie de a probeta debe ser pulida, plana; estar limpia, homogénea y perpendicular a la bola, libre de óxido y lubricantes.

S= 1,5 d (S = espesor de la probeta) Distancia entre centros de dos huellas = (3-6) d Distancia del centro de la huella al borde = (2.5-3) d Temperatura de ensayo = 23 º C±5 ºC En probetas cilíndricas, P debe ser tan pequeña que f < 0.001 mm. d ± 0,001

mm. ; d > 0,5 mm. → d ± 0.001 mm. (f: profundidad de la huella).

Dureza shore

El ensayo de dureza se basa en la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él un material más duro. Si el material es blando absorbe la energía del choque, si el material es duro produce u rebote cuyo altura se mide por esa razón solo se utiliza para materiales duros o muy duros, no es recomendado para materiales blandos. La práctica se realiza en un esclerómetro o escleroscopio, aparato formado por un tubo de cristal de 300 mm de altura, por cuyo interior cae un martillo con punta de diamante redondeada de 2,36 g. La altura de la caída es de 254 mm. y la escala está dividida en 140 divisiones.

Condiciones del ensayo

Superficie plana, limpia, pulida y perpendicular al esclerómetro. Hacer 3 ensayos y cada vez en sitios diferentes (endurecimiento de la

superficie por el choque).