Ensaye de Materiales (Primer Depart a Mental)

Ensaye de materialesApuntes del 1er departamentalProfesora: Ing. Norma Julieta Martnez Cervantes. Alumno: David Jonathan Lpez Carrillo 3RM2

INDICEEnsaye de materiales Materiales refractarios Hornos y refinacin Aleaciones Polimorfismo del hierro Diagrama de equilibrio de las aleaciones hierro-carbono. Tratamiento trmico (TT) Tratamiento termoqumico (TTQ) Normalizacin para prueba de materiales Pruebas y ensayos y equivalencias Dureza Brinell Ley de Batson y Becker Porcentaje de error Ley de Dohmer Determinacin de contenido de carbono Dureza Rockwell Dureza Vickers 3 4 5 10 12 15 22 28 30 34 46 48 48 48 48 49 52

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ENSAYE DE MATERIALES Se denomina ensayo de materiales a toda prueba cuyo fin es determinar las propiedades mecnicas de un material. Los ensayos de materiales pueden ser de dos tipos, ensayos destructivos y ensayos no destructivos. Estos ltimos permiten realizar la inspeccin sin perjudicar el posterior empleo del producto, por lo que permiten inspeccionar la totalidad de la produccin si fuera necesario Ensayos no destructivos Entre los ensayos no destructivos ms comunes se encuentran los siguientes: Ensayo de dureza (en algunos casos no se considera como ensayo no destructivo, especialmente cuando puede comprometer la resistencia de la pieza a cargas estticas o a fatiga) Inspecin visual, microscopa y anlisis de acabado superficial Ensayos por lquidos penetrantes Inspeccin por partculas magnticas Ensayos radiolgicos Ensayos por ultrasonidos Ensayos por corrientes inducidas Ensayos de fugas: deteccin acstica, detectores especficos de gases, cromatgrafos, deteccin de flujo, espectrometra de masas, manmetros, ensayos de burbujas, etc. Ensayos destructivos son pruebas que se les hacen a algunos materiales como el acero por ejemplo. Algunas de ellas son ensayo de tensin, flexin, compresin, dureza, etc. Se les llama destructivos porque deforman al material. Entre los ensayos destructivos ms comunes se encuentran los siguientes: Ensayo de traccin

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Ensayo de compresin Ensayo de cizallamiento Ensayo de flexin Ensayo de torsin Ensayo de resiliencia Ensayo de fatiga de materiales Ensayo de fluencia en caliente (creep) Otros ensayos para aplicaciones especficas son: Ensayo de plegado Ensayo de embuticin Ensayo de abocardado Prueba hidrosttica (con presiones mayores a las de servicio). Flexin alternativa de alambres MATERIALES REFRACTARIOS Sustancia o composicin qumica que puede soportar elevadas temperaturas. cidos bsicos neutros ladrillos masa o barro forma diversa. No se debe dilatar, resistir ataque qumico, erosin y no ser poroso. Material para hierro 1 fusin. - Fe, C, Si, Mn, P, S 1. Combustible: coque carbn mineral sometido a un proceso para que caliente ms. Imperial, americano, nacional. 2. Otras sustancias (fundentes): piedra caliza (oxido de Ca) se descompone con calor y el Ca se une con otras principalmente con el azufre y produce escorias 3. Mineral: hematita. Se funde. Refinada se llama antagonita. Este hierro es una aleacin con caractersticas mecnicas son mejores que los metales puros.

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Al quemarse el coque manda cenizas y lo capta el tubo que va al filtro y los gases de ah a las estufas de Cooper donde se calientan y regresa al horno (O2, CO, CO2) para generar ms calor (insuflar). HORNOS DE REFINACION BESSENMER. Se inyecta O2 al metal lquido, se une con el C formando CO, CO2 y S. Horno de induccin. Tiene unas bobinas para calentar el metal y los electrones al moverse captan impurezas y suben. Hay de alta y baja frecuencia. Se debe se calentar a 1500C. El hierro se funde a 1300C y el acero a 1450C. HORNO ELECTRICO DE ACERO DE ARCO DIRECTO TRIFASICO con 3 electrodos y 2 monofsico. Se pasa corriente por los electrodos y se funde, luego se agregan sustancias para limpiar y se vuelven a meter los electrodos. HORNO DE CUBILOTE solo para hierros, no aceros. HORNO DE HOGAR ABIERTO o CRISOL El HORNO DE HOGAR ABIERTO semeja un horno enorme, y se le denomina de esta manera porque contiene en el hogar (fondo) una especie de piscina larga y poco profunda (6m de ancho, por 15 m de largo, por 1 m de profundidad, aproximadamente). El horno se carga en un 30% a un 40% con chatarra y piedra caliza, empleando aire pre-calentado, combustible lquido y gas para la combustin, largas lenguas de fuego pasan sobre los materiales, fundindolos. Al mismo tiempo, se quema (o se oxida) el exceso de carbono y otras impurezas como el fsforo, silicio y manganeso. Este proceso puede acelerarse introduciendo tubos refrigerados por agua (lanzas), los que suministran un grueso flujo de oxgeno sobre la carga.

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Peridicamente, se revisan muestras de la masa fundida en el laboratorio para verificar la composicin empleando un instrumento denominado espectrmetro. Tambin se determinan los niveles de carbono. Si se est fabricando acero de aleacin, se agregarn los elementos de aleacin deseados. Cuando las lecturas de composicin son correctas, el horno se cuela y el acero fundido se vierte en una olla de colada. El proceso completo demora de cinco a ocho horas, mientras que el Horno de Oxgeno Bsico produce la misma cantidad de acero en 45 minutos aproximadamente. Debido a esto, este horno ha sido virtualmente reemplazado por el de Oxgeno Bsico. HORNO DE OXIGENO BASICO Es un horno en forma de pera que puede producir una cantidad aproximadamente de 300 toneladas de acero en alrededor de 45 minutos. El horno se inclina desde su posicin vertical y se carga con chatarra de acero fra (cerca de un 25%) y luego con hierro derretido, despus de ser devuelto a su posicin vertical, se hace descender hacia la carga una lanza de oxgeno refrigerada por agua y se fuerza sobre ella un flujo de oxgeno puro a alta velocidad durante 20 minutos. Este acta como fuente de calor y para la oxidacin de las impurezas. Tan pronto como el chorro de oxgeno comienza, se agrega la cal y otros materiales fundentes. La reaccin qumica resultante desarrolla una temperatura aproximada de 1.650 C. El oxgeno se combina con el exceso de carbono acabando como gas y se combina tambin con las impurezas para quemarlas rpidamente. Su residuo es absorbido por la capa flotante de escoria. Despus de haberse completado la inyeccin de oxgeno, se analiza el contenido de carbono y la composicin qumica de diversas muestras de la masa fundida. Cuando la composicin es correcta, el horno se inclina para verter el acero fundido en una olla de colada. Aunque se pueden producir algunos aceros de aleacin con este proceso, el ciclo de tiempo aumenta considerablemente, eliminando as su ventaja principal. Consecuentemente, el proceso de oxgeno bsico, como el del hogar abierto, se emplea generalmente para producir altos tonelajes de acero con un bajo nivel de

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carbono, que son los de mayor consumo. Estos aceros con bajo nivel de carbono se utilizan para barras, perfiles y planchas gruesas y delgadas.

HORNO DE ARCO ELECTRICO Es el ms verstil de todos los hornos para fabricar acero. No solamente puede proporcionar altas temperaturas, hasta 1.930C, sino que tambin puede controlarse elctricamente con un alto grado de precisin. Debido a que no se emplea combustible alguno, no se introduce ningn tipo de impurezas. El resultado es un acero ms limpio. Consecuentemente, puede producir todo tipo de aceros, desde aceros con regular contenido de carbono hasta aceros de alta aleacin, tales como aceros para herramientas, aceros inoxidables y aceros especiales para los cuales se emplea principalmente. Otras ventaja sobre el Horno de Oxgeno Bsico es que puede operar con grandes cargas de chatarra y sin hierro fundido. El Horno de Arco Elctrico se carga con chatarra de acero cuidadosamente seleccionada. El arrabio fundido se emplea raramente. Si la carga de chatarra es muy baja en carbono, se agrega coque (el cual es casi puro carbono) o electrodos de carbono de desecho, para aumentar as su nivel. Al aplicarse la corriente elctrica, la formacin del arco entre los electrodos gigantes produce un calor intenso. Cuando la carga se ha derretido completamente, se agregan dentro del horno cantidades medidas de los elementos de aleacin requeridos. La masa fundida resultante se calienta, permitiendo que se quemen las impurezas y que los elementos de aleacin se mezclen completamente. Para acelerar la remocin del carbono, el oxgeno gaseoso se introduce generalmente en forma directa dentro de acero fundido por medio de un tubo o lanza. El oxgeno quema el exceso de carbono y algunas de las impurezas, mientas otras se desprenden como escoria por la accin de varios fundentes. Cuando la composicin qumica de la masa fundida cumple con las especificaciones, el horno se inclina para verter el acero fundido dentro de una olla de colada.

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Este horno puede producir una hornada de acero en un perodo de dos a seis horas, dependiendo del horno individual. PROCESO DE VACIO (DESGASIFICACIN) DEL ACERO FUNDIDO.

Despus de ser producido en cualquiera de los hornos de fabricacin de acero, el acero derretido puede refinarse an ms para producir acero de alza pureza y homogeneidad. Esto se logra removiendo los gases (oxgeno, hidrgeno y nitrgeno) en el acero derretido que fueron absorbidos o formados durante el proceso de fabricacin. Si los gases no se remueven antes que el acero se solidifique, su presencia o sus reacciones con otros elementos en el acero puede producir defectos tales como: inclusiones (partculas slidas de xido), sopladuras (bolsas de gas), descascarillamiento (grietas internas) y fragilidad (prdida de ductibilidad). La desgasificacin del acero fundido se lleva a cabo exponindolo a un vaco. La presin enormemente reducida sobre la superficie del lquido permite que los gases escapen. El acero fundido puede desgasificarse de varias maneras. Las dos ms comunes son:

DESGASIFICACION POR FLUJO DESGASIFICACION EN LA OLLA DE COLADA. POR FLUJO

DESGASIFICACION

En este proceso, el acero fundido se vierte desde la olla de colada dentro de una lingotera, la cual est completamente encerrada en una cmara de vaco. Mientras el flujo de acero fundido cae dentro del vaco, se separa en gotitas. Debido a la reducida presin sobre el lquido, los gases disueltos revientan y se extraen fuera de la cmara por medio de una bomba de vaco. Libre ya de gases en la lingotera, ste se solidifica en un acero de alta pureza. DESGASIFICACION EN LA OLLA DE COLADA.

En este proceso, el acero derretido se desgasifica en la olla de colada. Se hace descender un recipiente de vaco calentado de modo que su boquilla de absorcin quede por debajo del nivel lquido del acero fundido. La presin atmosfrica impulsa el acero fundido hacia arriba dentro de la cmara de vaco, en donde los gases revientan y se extraen mediante la bomba de vaco.

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La elevacin del recipiente de vaco permite que el acero fundido fluya de vuelta, por la fuerza de gravedad, dentro de la olla de colada. Este ciclo se repite varias veces hasta que la totalidad el acero fundido en la olla se ha desgasificado. MATERIAL REFINADO Con el material refinado se pueden hacer piezas laminadas o piezas fundidas (20%) Con el laminado se pueden hacer, despus de sacar planchas, tubos con o sin costura (lamina doblada). El sin costura se hace para moldeo centrifugado. El acero que sale del horno alto de colada de la siderurgia es convertido en acero bruto fundido en lingotes de gran peso y tamao que posteriormente hay que laminar para poder convertir el acero en los mltiples tipos de perfiles comerciales que existen de acuerdo al uso que vaya a darse del mismo. El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformacin del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presin llamado tren de laminacin. Estos cilindros van conformando el perfil deseado hasta conseguir las medidas adecuadas. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar su tolerancia. El tipo de perfil de las vigas de acero, y las cualidades que estas tengan, son determinantes a la eleccin para su aplicacin y uso en la ingeniera y arquitectura. Entre sus propiedades estn su forma o perfil, su peso, particularidades y composicin qumica del material con que fueron hechas, y su longitud. Entre las secciones ms conocidas y ms comerciales, que se brinda segn el reglamento que lo ampara, se encuentran los siguientes tipos de laminados, se enfatiza que el rea transversal del laminado de acero influye mucho en la resistencia que est sujeta por efecto de fuerzas. Todas las dimensiones de las secciones transversales de los perfiles estn normalizads de acuerdo con Cdigos Tcnicos de la Edificacin. Las lupias se utilizan para generar perfiles estructurales y rieles para ferrocarril. Con los tochos barras, alambres, varillas y flejes.

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ALEACIONES LAMINADOS o Rolado (tubos) o Troquelado (rines) o Trefilado o Estirado (alambres) o Estampado o Laminado FUNDIDAS (mas rgidas, con desventajas) FERROSAS (Fe, C, Si, Mn, P, S) o Aceros Normales Especiales o Hierros grises Normales Especiales 10XX 1(acero normal) 11XX 1(acero normal) 0(1%C)

o Hierros blancos NO FERROSAS o ZAMAC o INVAR o MONEL o BABBITTS o SILUMINIOS o CUPROALUMINIOS o BRONCES o LATONES o ALNICO (Al, Ni, Co), etc.

X X

X (%C) X (%C)

El S aumenta la dureza en los hierros grises El P aumenta la fluidez en los hierros grises Aleacin: Una aleacin es una mezcla homognea, de propiedades metlicas, que est compuesta de dos o ms elementos, de los cuales, al menos uno es un metal. Las aleaciones estn constituidas por elementos metlicos: Fe, Al, Cu, Pb. Pueden tener algunos elementos no metlicos, como: P, C, Si, S, As. Para su fabricacin se mezclan llevndolos a temperaturas tales que sus componentes se fundan. Las aleaciones presentan brillo metlico y alta conductibilidad elctrica y trmica, aunque usualmente menor que los metales puros. Las propiedades fsicas y qumicas son, en general, similares a la de los metales, sin embargo las propiedades mecnicas tales como dureza, ductilidad, tenacidad etc. pueden ser

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muy diferentes, de ah el inters que despiertan estos materiales, que pueden tener los componentes de forma aislada. Las aleaciones no tienen una temperatura de fusin nica, dependiendo de la concentracin, cada metal puro funde a una temperatura, coexistiendo simultneamente la fase lquida y fase slida como se puede apreciar en los diagramas de fase. Hay ciertas concentraciones especficas de cada aleacin para las cuales la temperatura de fusin se unifica. Esa concentracin y la aleacin obtenida reciben el nombre de eutctica, y presenta un punto de fusin ms bajo que los puntos de fusin de los componentes. Preparacin Histricamente, la mayora de las aleaciones se preparaban mezclando los materiales fundidos. Ms recientemente, la pulvimetalurgia ha alcanzado gran importancia en la preparacin de aleaciones con caractersticas especiales. En este proceso, se preparan las aleaciones mezclando los materiales secos en polvo, prensndolos a alta presin y calentndolos despus a temperaturas justo por debajo de sus puntos de fusin. El resultado es una aleacin slida y homognea. Los productos hechos en serie pueden prepararse por esta tcnica abaratando mucho su costo. Entre las aleaciones que pueden obtenerse por pulvimetalurgia estn los cermets. Estas aleaciones de metal y carbono (carburos), boro (boruros), oxgeno (xidos), silicio (siliciuros) y nitrgeno (nitruros) combinan las ventajas del compuesto cermico, estabilidad y resistencia a las temperaturas elevadas y a la oxidacin, con las ventajas del metal, ductilidad y resistencia a los golpes. Otra tcnica de aleacin es la implantacin de ion, que ha sido adaptada de los procesos utilizados para fabricar chips de ordenadores o computadoras. Sobre los metales colocados en una cmara de vaco, se disparan haces de iones de carbono, nitrgeno y otros elementos para producir una capa de aleacin fina y resistente sobre la superficie del metal. Bombardeando titanio con nitrgeno, por ejemplo, se puede producir una aleacin idnea para los implantes de prtesis. La plata fina, el oro de 58 quilates, el oro blanco y el platino iridiado son aleaciones de metales preciosos. La aleacin antifriccin, el latn, el bronce, el metal Dow, la plata alemana, el bronce de torpedo, el monel, el peltre y la soldadura son aleaciones de metales menos preciosos. Debido a sus impurezas, el aluminio comercial es en realidad una aleacin. Las aleaciones de mercurio con otros metales se llaman amalgamas Cu-Zn Zn El elemento aleante que modifica las propiedades mecnicas del elemento base. Tenaz: Capacidad de absorber energa por unidad de volumen. Miscibilidad: fase liquida + solida. Dureza: Propiedad mecnica donde todos los metales y aleaciones metlicas se oponen a la penetracin. Norma: regla o ley a seguir que determina las dimensiones, composicin y dems caractersticas que posee un producto.

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Normalizacin: uso de un conjunto de normas para tener un producto de calidad en tiempo y forma. Polimorfismo: se presenta en los metales que cambian de forma como el hierro porque cambia su estructura cristalina a diferentes temperaturas. DGN direccin general de normas NOM, NMX. Los mejores imanes son de Neodimio (Nd) y Arnico (Ar, Ni, Co).

Para que haya un punto eutectoide hay que pasar de 2 soluciones solidas a otras 2 diferentes.

Polimorfismo del hierroFERRITA Aunque la ferrita es en realidad una solucin slida de carbono en hierro alfa, su solubilidad a la temperatura ambiente es tan pequea que no llega a disolver ni un 0.008% de C. Es por esto que prcticamente se considera la ferrita como hierro alfa puro. La ferrita es el ms blando y dctil constituyente de los aceros. Cristaliza en una estructura BCC. Tiene una dureza de 95 Vickers, y una resistencia a la rotura de 28 Kg/mm2, llegando a un alargamiento del 35 al 40%. Adems de todas estas caractersticas, presenta propiedades magnticas. En los aceros aleados, la ferrita suele contener Ni, Mn, Cu, Si, Al en disolucin slida sustitucional. Al microscopio aparece como granos monofsicos, con lmites de grano ms irregulares que la austenita. El motivo de esto es que la ferrita se ha formado en una transformacin en estado slido, mientras que la austenita, procede de la solidificacin. La ferrita en la naturaleza aparece como elemento proeutectoide que acompaa a la perlita en: C) Cristales mezclados con los de perlita (0.55% C) Formando una red o malla que limita los granos de perlita (0.55% a 0.85% de Formando agujas en direccin de los planos cristalogrficos de la austenita.

CEMENTITA

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Es carburo de hierro y por tanto su composicin es de 6.67% de C y 93.33% de Fe en peso. Es el constituyente ms duro y frgil de los aceros, alcanzando una dureza de 960 Vickers. Cristaliza formando un paraleleppedo ortorrmbico de gran tamao. Es magntica hasta los 210C, temperatura a partir de la cual pierde sus propiedades magnticas. Aparece como: Cementita proeutectoide, en aceros hipereutectoides, formando un red que envuelve a los granos perlticos. Componente de la perlita laminar. Componente de los glbulos en perlita laminar. Cementita alargada (terciaria) en las uniones de los granos (0.25% de C) PERLITA Es un constituyente compuesto por el 86.5% de ferrita y el 13.5% de cementita, es decir, hay 6.4 partes de ferrita y 1 de cementita. La perlita tiene una dureza de aproximadamente 200 Vickers, con una resistencia a la rotura de 80 Kg/mm2 y un alargamiento del 15%. Cada grano de perlita est formado por lminas o placas alternadas de cementita y ferrita. Esta estructura laminar se observa en la perlita formada por enfriamiento muy lento. Si el enfriamiento es muy brusco, la estructura es ms borrosa y se denomina perlita sorbtica. Si la perlita laminar se calienta durante algn tiempo a una temperatura inferior a la crtica (723 C), la cementita adopta la forma de glbulos incrustados en la masa de ferrita, recibiendo entonces la denominacin de perlita globular. AUSTENITA Este es el constituyente ms denso de los aceros, y est formado por la solucin slida, por insercin, de carbono en hierro gamma. La proporcin de C disuelto vara desde el 0 al 1.76%, correspondiendo este ltimo porcentaje de mxima solubilidad a la temperatura de 1130 C.La austenita en los aceros al carbono, es decir, si ningn otro elemento aleado, empieza a formarse a la temperatura de 723C. Tambin puede obtenerse una estructura austentica en los aceros a temperatura ambiente, enfriando muy rpidamente una probeta de acero de alto contenido de C a partir de una temperatura por encima de la crtica, pero este tipo de austenita no es estable, y con el tiempo se transforma en ferrita y perlita o bien cementita y perlita. Excepcionalmente, hay algunos aceros al cromo-niquel denominados austenticos, cuya estructura es austentica a la temperatura ambiente. La austenita est formada por cristales cbicos de hierro gamma con los tomos de carbono intercalados en las aristas y en el centro. La austenita tiene una dureza de 305

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Vickers, una resistencia de 100 Kg/mm2 y un alargamiento de un 30 %. No presenta propiedades magnticas. MARTENSITA Bajo velocidades de enfriamiento bajas o moderadas, los tomos de C pueden difundirse haca afuera de la estructura austentica. De este modo, los tomos de Fe se mueven ligeramente para convertir su estructura en una tipo BCC. Esta transformacin gamma-alfa tiene lugar mediante un proceso de nucleacin y crecimiento dependiente del tiempo (si aumentamos la velocidad de enfriamiento no habr tiempo suficiente para que el carbono se difunda en la solucin y, aunque tiene lugar algn movimiento local de los tomos de Fe, la estructura resultante no podr llagar a ser BCC, ya que el carbono est atrapado en la solucin). La estructura resultante denominada martensita, es una solucin slida sobresaturada de carbono atrapado en una estructura tetragonal centrada en el cuerpo. Esta estructura reticular altamente distorsionada es la principal razn para la alta dureza de la martensita, ya que como los tomos en la martensita estn empaquetados con una densidad menor que en la austenita, entonces durante la transformacin (que nos lleva a la martensita) ocurre una expansin que produce altos esfuerzos localizados que dan como resultado la deformacin plstica de la matriz. Despus de la cementita es el constituyente ms duro de los aceros. La martensita se presenta en forma de agujas y cristaliza en la red tetragonal. La proporcin de carbono en la martensita no es constante, sino que vara hasta un mximo de 0.89% aumentando su dureza, resistencia mecnica y fragilidad con el contenido de carbono. Su dureza est en torno a 540 Vickers, y su resistencia mecnica vara de 175 a 250 Kg/mm2 y su alargamiento es del orden del 2.5 al 0.5%. Adems es magntica. BAINITA Se forma la bainita en la transformacin isoterma de la austenita, en un rango de temperaturas de 250 a 550C. El proceso consiste en enfriar rpidamente la austenita hasta una temperatura constante, mantenindose dicha temperatura hasta la transformacin total de la austenita en bainita. LEDEBURITA La ledeburita no es un constituyente de los aceros, sino de las fundiciones. Se encuentra en las aleaciones Fe-C cuando el porcentaje de carbono en hierro aleado es superior al 25%, es decir, un contenido total de 1.76% de carbono.

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La ledeburita se forma al enfriar una fundicin lquida de carbono (de composicin alrededor del 4.3% de C) desde 1130C, siendo estable hasta 723C, decomponindose a partir de esta temperatura en ferrita y cementita DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DE LAS ALEACIONES HIERRO-CARBONO.

La temperatura a que tienen lugar los cambios alotrpicos en el hierro estar influida por los elementos que forman parte de la aleacin, de los cuales el ms importante es el carbono. La figura que mostramos a continuacin muestra la porcin de inters del sistema de aleacin Fe-C. Contiene la parte entre Fe puro y un compuesto intersticial, llamado carburo de hierro, que contiene un 6.67% de C en peso. Esta porcin se llamar diagrama de equilibrio hierro-carburo de hierro. Antes de estudiar este diagrama es importante notar que no se trata de un verdadero diagrama de equilibrio, pues un verdadero equilibrio implicara que no hubiera cambio de fase con el tiempo. Sin embargo, es un hecho que el compuesto carburo de hierro se descompondr de una manera muy lenta en hierro y carbono (grafito), lo cual requerir un perodo de tiempo muy largo a temperatura ambiente. El carburo de hierro se dice entonces metaestable; por tanto, el diagrama hierro-carburo de hierro, aunque tcnicamente representa condiciones metaestables , puede considerarse como representante de cambios en equilibrio, bajo condiciones de calentamiento y enfriamiento relativamente lentas. El diagrama muestra tres lneas horizontales que indican reacciones isotrmicas. La solucin slida se llama austenita. La segunda figura muestra ampliada la porcin del diagrama de la esquina superior izquierda. Esta se conoce como regin delta, debido a la solucin slida horizontal que nos marca la reaccin peritctica. Dicha reaccin responde a la ecuacin: Lquido + Austenita (enfriamiento)

La solubilidad mxima del carbono en Fe (BCC) es de 0.10% (punto M), mientras que en Fe (FCC) es mucho mayor. La presencia de carbono influye en el cambio alotrpico cambio alotrpico aumenta de 2554 a 2720F al 0.10% de C. Considrese el significado de la lnea NMPB. Al enfriar, la lnea NM, representa la frontera del cambio de estructura cristalina de Fe (BCC) a Fe (FCC) para aleaciones que contienen menos del 0.10% de C. La lnea MP representa la frontera del cambio de estructura cristalina por medio de la reaccin peritctica para aleaciones entre 0.10 y 0.18% de C. Para aleaciones que contienen menos del 0.18% de C, al

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enfriar, el final del cambio de estructura est dado por la lnea NP. La lnea PB representa el inicio y el fin de la reaccin peritctica para composiciones entre 0.18 y 0.5% de C. En otras palabras, para aleaciones entre 0.18 y 0.50% de C, el cambio alotrpico empieza y termina a temperatura constante. Ntese que cualquier aleacin que contenga ms de 0.5% de C solidificar en austenita directamente (a la derecha del punto B).

En el diagrama de ms abajo se muestra la reaccin eutctica. El punto E del diagrama, es el punto eutctico, de composicin 4.3% de C y que ocurre a 2065F. La lnea horizontal CED representa la reaccin eutctica. Cuando una determinada aleacin cruce esta lnea, la parte lquida que la compone debe solidificar en la mezcla de las dos fases que estn en ambos extremos de la lnea horizontal: austenita y carburo de hierro (llamada cementita) en este caso. Esta mezcla eutctica, como ya explicamos, se llama ledeburita, y la ecuacin puede escribirse como:

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Lquido

Austenita + Cementita

(enfriamiento) (

calentamiento) La microestructura de esta mezcla eutctica generalmente no resulta visible debido a que la austenita no es estable a temperatura ambiente y sufre varias reacciones durante el enfriamiento. Se puede observar que a 1666F ocurre un cambio de estructura cristalina de Fe puro (FCC) a (BCC). El pequeo rea a la izquierda de la lnea GH, es una solucin slida de una pequea cantidad de carbono disuelto en Fe (BCC), y se llama ferrita. El diagrama muestra una tercera lnea horizontal HJK, que representa la reaccin eutectoide. El punto eutectoide, J, est situado a 0.80% de C y a 1333F. Cualquier porcin de austenita presente se transformar en una fina mezcla eutectoide de ferrita y cementita, llamada perlita. La ecuacin que describe la reaccin eutectoide es: Lquido Ferrita + Cementita (enfriamiento)

(calentamiento)

Por debajo de la lnea eutectoide, la aleacin consistir en una mezcla de ferrita y cementita conforme indica el diagrama. Si se toma como base el contenido de carbono, es prctica comn dividir el diagrama hierro-carburo en dos partes: aquellas aleaciones que contienen menos del 2% de carbono se conocen como aceros, y aquellas que contienen ms del 2% se conocen como hierros fundidos. El intervalo de aceros se subdivide an ms en base al contenido de carbono eutectoide (0.8% de C). As, los aceros que contienen menos del 0.8% de C se llaman aceros hipoeutectoides, en tanto que los que tienen entre 0.8 y 2% de C se llaman hipereutectoides. El intervalo de hierros fundidos tambin puede subdividirse por el contenido de carbono eutctico (4.3% de C). De esta forma tenemos que los hierros fundidos con composicin de C < 4.3%, se conocen como hierros fundidos hipoeutcticos, y de la misma manera por oposicin, existen los hipereutcticos.

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PROCESO DE ENFRIAMIENTO LENTO DEL ACERO. Estudiaremos los cambios que se producen en la regin de los aceros, cuando sometemos al sistema a procesos de enfriamiento lento desde una estructura austentica inicial. A partir de la figura 7.10 tenemos una muestra de acero hipoeutectoide que contiene 0.2% de C. En el intervalo austentico, la aleacin consiste en una solucin slida intersticial uniforme. Cada grano contiene 0.2% de C disuelto en los espacios de la estructura reticular de hierro FCC. Al enfriarse lentamente no sucede nada destacable hasta que la lnea GJ se intercepta en el punto X1. Esta lnea se conoce como lnea de temperatura crtica superior del lado hipoeutectoide, y se designa como A3. El cambio alotrpico de Fe FCC a Fe BCC tiene lugar a 1666F para Fe puro y disminuye en temperatura con el aumento del contenido de carbono, como lo muestra la lnea A3; por tanto, en X1, la ferrita debe empezar a formarse en las frontera de grano de la austenita. Como la ferrita puede disolver muy poco carbono, en aquellas reas que cambien a ferrita, el carbono debe salir de la solucin antes de que los tomos se reajusten por s mismos a la estructura BCC. El carbono que sale de la solucin es disuelto en la austenita restante, as que, conforme el enfriamiento avanza y la cantidad de ferrita aumenta, la austenita restante se hace ms rica en carbono. El contenido en

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carbono se desplaza gradualmente a lo largo de lnea A3. Finalmente, la lnea HJ se alcanza en el punto X2. Esta lnea se conoce como lnea de temperatura crtica inferior en el lado hipoeutectoide y se designa como A1. La lnea A1 es la de temperatura eutectoide y constituye la mnima temperatura a la que puede existir el hierro FCC bajo condiciones de equilibrio. Precisamente por encima de lnea A1, la microestructura consta de aproximadamente 25% de austenita y 75% de ferrita. Toda la austenita presente (que contiene el 0.8% de C) experimenta ahora la reaccin eutectoide expuesta anteriormente. Darse cuenta que la austenita cambia al interceptarse la lnea A1 ;por tanto cuando la reaccin se ha completado, la microestructura final mostrar aproximadamente un 25% de perlita y un 75% de ferrita. Vamos a considerar la reaccin eutectoide con ms detalle. La austenita cambia a ferrita y esta es una solucin slida intersticial en la que cada grano disuelve 0.8% de C en Fe FCC; sin embargo la ferrita es Fe BCC y disuelve muy poco carbono, de modo que el cambio de estructura cristalina no puede ocurrir hasta que los tomos de carbono salgan de la solucin. Por tanto, el primer paso es precipitar los tomos de carbono para formar placas de cementita (carburo de hierro). En el rea adyacente a la placa de cementita, el hierro se vaca de carbono y los tomos se reagrupan por s mismos para formar ferrita BCC. A cada lado de la placa de cementita se forman delgadas capas de ferrita. El proceso continua con la formacin de capas alternas de cementita y ferrita para la mezcla en forma de huella dactilar conocida como perlita. La reaccin generalmente comienza en la frontera de grano de austenita, con la perlita creciendo a lo largo de la frontera y dentro del grano.

Los cambios descritos seran similares para cualquier acero hipoeutectoide, la nica diferencia estara en la cantidad relativa de ferrita y perlita. De esta forma, cuanto ms prximos nos hallemos de la composicin eutectoide (0.8% de C), ms perlita tendremos en la microestructura. As, la microestructura de un acero al 0.4% de C lentamente enfriado muestra aproximadamente un 50% de perlita, en tanto que la composicin eutectoide (0.8% de C) muestra un 100% de perlita.

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Las propiedades mecnicas de una aleacin dependen de las caractersticas individuales de cada una de las fases que la componen y de la forma en que estas ltimas estn ordenadas para formar la estructura. Sabemos que la ferrita es relativamente suave, con baja resistencia tensil, en tanto que la cementita es dura, con muy baja resistencia tensil. Podremos deducir pues, que la combinacin de estas dos fases en la forma eutectoide (perlita), producir una aleacin de resistencia tensil mucho mayor que la de cualquiera de las fases individuales. Como la cantidad de perlita aumenta con un incremento en el contenido de carbono para aceros hipoeutectoides, la resistencia y la dureza Brinell tambin aumentar hasta la composicin eutectoide. La ductilidad, expresada por el porcentaje de elongacin y reduccin de rea, y la resistencia al impacto disminuyen al aumentar el contenido de carbono. Efectos del contenido de carbono sobre las propiedades mecnicas de un acero trabajado en caliente

La perlita () es hierro con mas carbn que la ferrita () Al aumentar el C, aumenta la dureza y la ferrita se transforma en cementita. Si disminuye el C, aumenta la resistencia a la tensin. La cementita (carburo de hierro Fe3C) es ms duro. El hierro forma una estructura laminar y es ms frgil a los golpes. El hierro nodular es una aleacin de hierro gris con Ce y Mg y obligan a la cementita a transformarse en hojuelas (hierro dulce).

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Tratamiento trmico (TT) Se conoce como tratamiento trmico el proceso que comprende el calentamiento de los metales o las aleaciones en estado slido a temperaturas definidas, mantenindolas a esa temperatura por suficiente tiempo, seguido de un enfriamiento a las velocidades adecuadas con el fin de mejorar sus propiedades fisicas y mecnicas, especialmente la dureza, la resistencia y la elasticidad. Los materiales a los que se aplica el tratamiento trmico son, bsicamente, el acero y la fundicin, formados por hierro y carbono. Tambin se aplican tratamientos trmicos diversos a los slidos cermicos Propiedades mecnicas Las caractersticas mecnicas de un material dependen tanto de su composicin qumica como de la estructura cristalina que tenga. Los tratamientos trmicos modifican esa estructura cristalina sin alterar la composicin qumica, dando a los materiales unas caractersticas mecnicas concretas, mediante un proceso de calentamientos y enfriamientos sucesivos hasta conseguir la estructura cristalina deseada. Entre estas caractersticas estn: Resistencia al desgaste: Es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando est en contacto de friccin con otro material. Tenacidad: Es la capacidad que tiene un material de absorber energa sin producir fisuras (resistencia al impacto). Mecanizabilidad: Es la facilidad que posee un material de permitir el proceso de mecanizado por arranque de viruta. Dureza: Es la resistencia que ofrece un acero para dejarse penetrar. Se mide en unidades BRINELL (HB), unidades ROCKWEL C (HRC), VICKERS (HV),etc.Dureza Vickers mediante el test del mismo nombre. Mejora de las propiedades a travs del tratamiento trmico Las propiedades mecnicas de las aleaciones de un mismo metal, y en particular de los aceros, reside en la composicin qumica de la aleacin que los forma y el tipo de tratamiento trmico a los que se les somete. Los tratamientos trmicos

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modifican la estructura cristalina que forman los aceros sin variar la composicin qumica de los mismos. Esta propiedad de tener diferentes estructuras de grano con la misma composicin qumica se llama polimorfismo y es la que justifica los trmicos. Tcnicamente el poliformismo es la capacidad de algunos materiales de presentar distintas estructuras cristalinas, con una nica composicin qumica, el diamante y el grafito son polimorfismos del carbono. La -ferrita, la austenita y la -ferrita son polimorfismos del hierro. Esta propiedad en un elemento qumico puro se denomina alotropa. Por lo tanto las diferentes estructuras de grano pueden ser modificadas, obteniendo as aceros con nuevas propiedades mecnicas, pero siempre manteniendo la compisicin qumica. Estas propiedades varan de acuerdo al tratamiento que se le de al acero dependiendo de la temperatura hasta la cual se lo caliente y de como se enfra el mismo. La forma que tendr el grano y los microconstituyentes que compondrn al acero, sabiendo la composicin qumica del mismo (esto es porcentaje de Carbono y Hierro (Fe3))y la temperatura a la que se encuentra, se puede ver en el Diagrama Hierro Carbono. A continuacin se adjunta a modo de ejemplo una figura que muestra como vara el grano a medida que el acero es calentado y luego enfriado. Los microconstituyentes a los que antes se hizo referencia en este caso son la Perlita, la Austenita y la Ferrita. Tratamientos trmicos del acero El tratamiento trmico en el material es uno de los pasos fundamentales para que pueda alcanzar las propiedades mecnicas para las cuales est creado. Este tipo de procesos consisten en el calentamiento y enfriamiento de un metal en su estado slido para cambiar sus propiedades fsicas. Con el tratamiento trmico adecuado se pueden reducir los esfuerzos internos, el tamao del grano, incrementar la tenacidad o producir una superficie dura con un interior dctil. La clave de los tratamientos trmicos consiste en las reacciones que se producen en el material, tanto en los aceros como en las aleaciones no frreas, y ocurren durante el proceso de calentamiento y enfriamiento de las piezas, con unas pautas o tiempos establecidos. Para conocer a que temperatura debe elevarse el metal para que se reciba un tratamiento trmico es recomendable contar con los diagramas de cambio de fases como el de hierro-carbono. En este tipo de diagramas se especifican las temperaturas en las que suceden los cambios de fase (cambios de estructura cristalina), dependiendo de los materiales diluidos. Los tratamientos trmicos han adquirido gran importancia en la industria en general, ya que con las constantes innovaciones se van requiriendo metales con

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mayores resistencias tanto al desgaste como a la tensin. Los principales tratamientos trmicos son: Temple: Su finalidad es aumentar la dureza y la resistencia del acero. Para ello, se calienta el acero a una temperatura ligeramente ms elevada que la crtica superior Ac (entre 900-950 C) y se enfra luego ms o menos rpidamente (segn caractersticas de la pieza) en un medio como agua, aceite, etctera. Revenido: Slo se aplica a aceros previamente templados, para disminuir ligeramente los efectos del temple, conservando parte de la dureza y aumentar la tenacidad. El revenido consigue disminuir la dureza y resistencia de los aceros templados, se eliminan las tensiones creadas en el temple y se mejora la tenacidad, dejando al acero con la dureza o resistencia deseada. Se distingue bsicamente del temple en cuanto a temperatura mxima y velocidad de enfriamiento. Recocido: Consiste bsicamente en un calentamiento hasta temperatura de austenitizacin (800-925 C) seguido de un enfriamiento lento. Con este tratamiento se logra aumentar la elasticidad, mientras que disminuye la dureza. Tambin facilita el mecanizado de las piezas al homogeneizar la estructura, afinar el grano y ablandar el material, eliminando la acritud que produce el trabajo en fro y las tensiones internas. Normalizado: Tiene por objeto dejar un material en estado normal, es decir, ausencia de tensiones internas y con una distribucin uniforme del carbono. Se suele emplear como tratamiento previo al temple y al revenido.

Endurecimiento del acero El proceso de endurecimiento del acero consiste en el calentamiento del metal de manera uniforme a la temperatura correcta (ver figura de temperaturas para endurecido de metales) y luego enfriarlo con agua, aceite, aire o en una cmara refrigerada. El endurecimiento produce una estructura granular fina que aumenta la resistencia a la traccin (tensin) y disminuye la ductilidad. El acero al carbono para herramientas se puede endurecer al calentarse hasta su temperatura crtica, la cual se adquiere aproximadamente entre los 790 y 830 C, lo cual se identifica cuando el metal adquiere el color rojo cereza brillante. Cuando se calienta el acero la perlita se combina con la ferrita, lo que produce una estructura de grano fino llamada austenita. Cuando se enfra la austenita de manera brusca con agua, aceite o aire, se transforma en martensita, material que es muy duro y frgil. Temple y revenido: Bonificado Despus que se ha endurecido el acero es muy quebradizo o frgil lo que impide su manejo pues se rompe con el mnimo golpe debido a la tensin interior generada

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por el proceso de endurecimiento. Para contrarrestar la fragilidad se recomienda el temple del acero (en algunos textos a este proceso se le llama revenido y al endurecido temple). Este proceso hace ms tenaz y menos quebradizo el acero aunque pierde algo de dureza. El proceso consiste en limpiar la pieza con un abrasivo para luego calentarla hasta la temperatura adecuada (ver tabla), para despus enfriarla con rapidez en el mismo medio que se utiliz para endurecerla.

Tabla de temperaturas para revenido de acero endurecido Color Paja claro Paja mediano Paja oscuro Morado Azul obscuro Azul claro Recocido El recocido es el tratamiento trmico que, en general, tiene como finalidad principal el ablandar el acero u otros metales, regenerar la estructura de aceros sobrecalentados o simplemente eliminar las tensiones internas que siguen a un trabajo en fro. (Enfriamiento en el horno). Recocido de Homogeneizacin En el recocido de homogeneizacin, propio de los aceros hipoeutectoides, la temperatura de calentamiento es la correspondiente a A 3+200C sin llegar en ningn caso a la curva de slidos, realizndose en el propio horno el posterior enfriamiento lento, siendo su objetivo principal eliminar las heterogeneidades producidas durante la solidificacin. Recocido de Regeneracin Tambin llamado normalizado, tiene como funcin regenerar la estructura del material producido por temple o forja. Se aplica generalmente a los aceros con ms del 0.6% de C, mientras que a los aceros con menor porcentaje de C slo se les aplica para finar y ordenar su estructura Grados C Tipos de aceros 220 240 255 270 300 320 Herramientas como brocas, machuelos Punzones dados y fresas Cizallas y martillos rboles y cinceles para madera Cuchillos y cinceles para acero Destornilladores y resortes

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Ejemplo: Despus de un laminado en fro, donde el grano queda alargado y sometido a tensiones, dicho tratamiento devuelve la microestructura a su estado inicial. Recocido de Globulizacin Usado en aceros hipoeutectoides para ablandarlos despus de un anterior trabajo en fro. Por lo general se desea obtener globulizacin en piezas como placas delgadas que deben tener alta embuticin y baja dureza. Los valores ms altos de embuticin por lo general estn asociados con la microestructura globulizada que solo se obtiene en un rango entre los 650 y 700 grados centgrados. Temperaturas por encima de la crtica producen formacin de austenita que durante el enfriamiento genera perlita, ocasionando un aumento en la dureza no deseado. Por lo general piezas como las placas para botas de proteccin deben estar globulizadas para as obtener los dobleces necesarios para su uso y evitar rompimiento o agrietamiento. Finalmente son templadas para garantizar la dureza. Es usado para los aceros hipereutectoides, es decir con un porcentaje mayor al 0,89 % de C, para conseguir la menor dureza posible que en cualquier otro tratamiento, mejorando la maquinabilidad de la pieza. La temperatura de recocido est entre AC3 y AC1. Ejemplo - El ablandamiento de aceros aleados para herramientas de ms de 0.8% de C. Recocido de Subcrtico Para un acero al carbono hipoeutectoide: La microestructura obtenida en este tratamiento vara segn la temperatura de recocido. Por lo general las que no excedan los 600 grados liberarn tensiones en el material y ocasionaran algn crecimiento de grano (si el material previamente no fue templado). Generalmente mostrando Ferrita-Perlita. Por encima de los 600 y bajo los 723 se habla de recocido de globulizacin puesto que no sobrepasa la temperatura crtica. En este caso no hay grano de perlita, los carburos se esferoidizan y la matriz es totalmente ferrtica. Se usa para aceros de forja o de laminacin, para lo cual se usa una temperatura de recocido inferior a AC1, pero muy cercana. Mediante este procedimiento se destruyen las tensiones internas producidas por su moldeo y mecanizacin. Comnmente es usado para aceros aleados de gran resistencia, al Cr-Ni, Cr-Mo, etctera. Este procedimiento es mucho ms rpido y sencillo que los antes mencionados, su enfriamiento es lento.

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Cementado Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el ncleo blando y dctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el mtodo de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crtica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres mtodos de cementacin ms comunes son: empacado para carburacin, bao lquido y gas. Carburizacin por empaquetado Este procedimiento consiste en meter al material de acero con bajo contenido carbnico en una caja cerrada con material carbonceo y calentarlo hasta 900 a 927 C durante 4 a 6 horas. En este tiempo el carbono que se encuentra en la caja penetra a la superficie de la pieza a endurecer. Cuanto ms tiempo se deje a la pieza en la caja con carbono de mayor profundidad ser la capa dura. Una vez caliente la pieza a endurecer a la temperatura adecuada se enfra rpidamente en agua o salmuera. Para evitar deformaciones y disminuir la tensin superficial se recomienda dejar enfriar la pieza en la caja para posteriormente sacarla y volverla a calentar entre 800 y 845 C (rojo cereza) y proceder al enfriamiento por inmersin. La capa endurecida ms utilizada tiene un espesor de 0,38 mm, sin embargo se pueden tener espesores de hasta 0.4 mm. Carburizacin en bao lquido El acero a cementar se sumerge en un bao de cianuro de sodio lquido. Tambin se puede utilizar cianuro de potasio pero sus vapores son muy peligrosos. Se mantiene la temperatura a 845 C durante 15 minutos a 1 hora, segn la profundidad que se requiera. A esta temperatura el acero absorber el carbono y el nitrgeno del cianuro. Despus se debe enfriar con rapidez al acero en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran capas con espesores de 0,75 mm. Carburizacin con gas En este procedimiento se utilizan gases carburizantes para la cementacin. La pieza de acero con bajo contenido carbnico se coloca en un tambor al que se introduce gas para carburizar como derivados de los hidrocarburos o gas natural. El procedimiento consiste en mantener al horno, el gas y la pieza entre 900 y 927 C. despus de un tiempo predeterminado se corta el gas carburizante y se deja enfriar el horno. Luego se saca la pieza y se recalienta a 760 C y se enfra con rapidez en agua o salmuera. Con este procedimiento se logran piezas cuya capa dura tiene un espesor hasta de 0,6 mm, pero por lo regular no exceden de 0,7 mm.

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Carburado, cianurado y nitrurado Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilizacin del nitrgeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amonaco se logran superficies duras como en los mtodos anteriores. Tratamiento Cementacin Medio Carbn slido TemperaturaEspesorDureza Austenitica Mayor Menor

Carbo NutruracinGas (metano + amonacoAustenitica Cianuracin Nitruracin Bao de sales Gas Austenitica 500 a 560 C Menor Mayor

Tratamiento termoqumico (TTQ) Son los procesos a los que se somete los metales y aleaciones ya sea para modificar su estructura, cambiar la forma y tamao de sus granos o bien por transformacin de sus constituyentes. El objeto de los tratamientos es mejorar las propiedades mecnicas, o adaptarlas, dndole caractersticas especiales a las aplicaciones que se le van a dar la las piezas de esta manera se obtiene un aumento de dureza y resistencia mecnica, as como mayor plasticidad o maquinabilidad para facilitar su conformacin. Son tratamientos de recubrimiento superficial en los cuales interviene un elemento qumico el cual se deposita por proceso de difusin en la superficie del material. Galvanizado (tubos condwit) aceros a base de Ni Cromado: depositacin, basado en difusin. Latonado Cobrizado Nitrocianurado Cementado: aumenta la dureza (para los dientes de los engranes). Anodizado: para aluminio, para que dure ms tiempo sin oxidarse, lo hace cambiar de color Pavonado: para las armas de fuego, a base de Ni.

CEMENTADO.

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Consiste en el endurecimiento de la superficie externa del acero al bajo carbono, quedando el ncleo blando y dctil. Como el carbono es el que genera la dureza en los aceros en el mtodo de cementado se tiene la posibilidad de aumentar la cantidad de carbono en los aceros de bajo contenido de carbono antes de ser endurecido. El carbono se agrega al calentar al acero a su temperatura crtica mientras se encuentra en contacto con un material carbonoso. Los tres mtodos de cementacin ms comunes son: empacado para carburacin, bao lquido y gas. Cementacin gaseosa: proceso indicado para piezas de aceros de construccin que necesitan mucha resistencia al desgaste en el exterior y mucha tenacidad en el interior. Se realiza una aportacin de carbono a la pieza crendose una capa, la cual puede ir desde 0.8 hasta 2.5 mm de profundidad. El potencial de carbono de este proceso es controlado a travs de sondas de oxgeno, de esta forma se consigue una gran homogeneidad en la capa cementada. Aplicaciones: Piones, coronas, ejes, levas, guas, chavetas, columnas, etc. CARBURADO, CIANURADO Y NITRURADO. Existen varios procedimientos de endurecimiento superficial con la utilizacin del nitrgeno y cianuro a los que por lo regular se les conoce como carbonitrurado o cianurado. En todos estos procesos con ayuda de las sales del cianuro y del amoniaco se logran superficies duras. NITRURADO. El proceso de nitrurado es parecido a la cementacin pero difiere en que el material se calienta a los 510C y se mantiene as en contacto de gas amonaco. De esta manera los nitruros del amonaco ayudan a endurecer el material. Tambin existe la modalidad lquida en la cual, el material es sumergido en un bao de sales de cianuro a la misma temperatura del nitrurado normal. Nitruracin gaseosa: Proceso desarrollado intensamente en los ltimos aos, tanto tcnicamente como en la calidad de las instalaciones. Confiere a los materiales un excelente coeficiente de rozamiento gracias a la capa dura aportada (desde 0.25 a 0.5 mm) Aplicaciones: Aceros que vayan a sufrir mucho roce y necesitan una excelente resistencia al desgaste. Matrices de extrusin de aluminio. Moldes, correderas, postizos, etc. que vayan a trabajar en inyeccin de pltico. En definitiva cualquier pieza que necesite resistencia al desgaste. Ventajas:

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Dada la baja temperatura a la que se realiza este tratamiento se producen deformaciones inapreciables. Se consiguen altas durezas, pudiendo alcanzar los 1100 HV dependiendo del material utilizado. Se puede realizar un endurecimiento parcial de la zona que desee. El acabado despus de tratamiento es excelente ya que se realiza en atmsfera con vaco previo. CIANURADO. tambin llamado carbonitrurado lquido, el cianurado consiste en combinar la absorcin de carbono y nitrgeno para obtener la dureza necesaria en materiales de bajo crbono. El material es sumergido en un bao de sales de cianuro de sodio. El bronce al fosforo es para resistir desgaste y friccin. El bronce lleva Cu-Sn y tambin Zn-Al pero ste solo lleva Cu. El P le da fluidez. El cobre electroltico es muy puro y casi no fluye al fundirlo. NORMALIZACION PARA PRUEBA DE MATERIALES. La normalizacin o estandarizacin es la redaccin y aprobacin de normas que se establecen para garantizar el acoplamiento de elementos construidos independientemente, as como garantizar el repuesto en caso de ser necesario, garantizar la calidad de los elementos fabricados, la seguridad de funcionamiento y trabajar con responsabilidad social. La normalizacin es el proceso de elaborar, aplicar y mejorar las normas que se aplican a distintas actividades cientficas, industriales o econmicas con el fin de ordenarlas y mejorarlas. La asociacin estadounidense para pruebas de materiales (ASTM) define la normalizacin como el proceso de formular y aplicar reglas para una aproximacin ordenada a una actividad especfica para el beneficio y con la cooperacin de todos los involucrados. Segn la ISO (International Organization for Standarization) la normalizacin es la actividad que tiene por objeto establecer, ante problemas reales o potenciales, disposiciones destinadas a usos comunes y repetidos, con el fin de obtener un nivel de ordenamiento ptimo en un contexto dado, que puede ser tecnolgico, poltico o econmico. La normalizacin persigue fundamentalmente tres objetivos: Simplificacin: se trata de reducir los modelos para quedarse nicamente con los ms necesarios. Unificacin: para permitir el intercambio a nivel internacional. Especificacin: se persigue evitar errores de identificacin creando un lenguaje claro y preciso.

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Las elevadas sumas de dinero que los pases desarrollados invierten en los organismos normalizadores, tanto nacionales como internacionales, es una prueba de la importancia que se da a la normalizacin. Normalizacin y certificacin Hay que tener en cuenta que normalizacin y certificacin no son lo mismo. Normalizacin consiste en elaborar, difundir y aplicar normas. Mientras que la certificacin es la accin llevada a cabo por una entidad reconocida; por ejemplo, AENOR, como independiente de las partes interesadas mediante la que se manifiesta la conformidad, solicitada con carcter voluntario, de una determinada empresa, producto, servicio, proceso o persona, con los requisitos mnimos definidos en las normas o especificaciones tcnicas. Organismos Internacionales de Normalizacin ISO - Organizacin Internacional para la Estandarizacin. IEC - International Electrotechnical Commission. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. ITU - Unin Internacional de Telecomunicaciones (engloba CCITT y CCIR). IATA - International Air Transport Association Organismos Regionales de Normalizacin AMN - Asociacin Mercosur de Normalizacin. APEC - Asia-Pacific Economic Cooperation. CAN - Red de Normalizacion Andina. CARICOM - Caribbean Community Standardization. CENELEC - Comit Europen de Normalisation Electrotechnique - Comit Europeo de Normalizacin Electrotcnica. CEN - Organismo de estandarizacin de la Comunidad Europea para normas EN. COPANT - Comisin Panamericana de Normas Peneticas.

Organizaciones Privadas de Normalizacin ACI - American Concrete Institute. API - American Petroleum Institute. ASCE - American Society of Civil Engineering. ASME - American Society of Mechanical Engineers. ASTM - ASTM International. HL7 - Health Level Seven Inc. IAPMO - International Association of Plumbing and Mechanical Officials.

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NEMA - National Electrical Manufacturers Association. NFPA - National Fire Protection Association. NSF - NSF International. UL - Underwriters Laboratories Inc.

Pas

Organismo

Web

Alemania

Deutsches Institut fr Normung

DIN

Argentina

Instituto Argentino de Normalizacin y Certificacin

IRAM

Bolivia

Instituto Boliviano de Normalizacin y Calidad

IBNORCA

Chile

Instituto Nacional de Normalizacin

INN

Colombia

Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin ICONTEC

Costa Rica

Instituto de Normas Tcnicas de Costa Rica

INTECO

Cuba

Oficina Nacional de Normalizacin

NC

Ecuador

Instituto Ecuatoriano de Normalizacin

INEN

El Salvador

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa

CONACYT *

Espaa

Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin

AENOR

Estados Unidos de American National Standards Institute Amrica

ANSI

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Filipinas

Bureau of Product Standards

BPS

Francia

Association Franaise de Normalisation

AFNOR

Guatemala

Comisin Guatemalteca de Normas

COGUANOR *

Honduras

Consejo Hondureo de Ciencia y Tecnologa

COHCIT **

Japn

Japanese Industrial Standars Committee

JISC

Mxico

Direccin General de Normas

DGN

Nicaragua

Direccin de Tecnologa, Normalizacin y Metrologa

DTNM *

Panam

Comisin Panamea de Normas Industriales y Tcnicas

COPANIT

Paraguay

Instituto Nacional de Tecnologa y Normalizacin

INTN *

Per

Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la INDECOPI * Proteccin de la Propiedad Intelectual

Reino Unido

British Standards Institution

BS

Repblica Dominicana

Direccin General de Normas y Sistemas de Calidad

DIGENOR **

Rusia

Agencia Federal para la Regulacin Tcnica y la GOST Metrologa

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Suiza

Swiss Association for Standardization

SNV

Uruguay

Instituto Uruguayo de Normas Tcnicas

UNIT

Venezuela

Fondo para la Normalizacin y Certificacin de la Calidad FONDONORMA

Pruebas o Fsicas: magnetismo, conductividad. o Qumicas: PH. o Mecnicas: dureza, resistencia a la tensin, compresin, impacto, friccin, desgaste, torsin, fatiga, termofluencia, flexin, cortadura, pande. Ensayos o Destructivos: dureza todos los mecnicos. o No destructivos o Esttico o Dinmico - Burdos - rebote (bala, martillo, esfera) penetracin. PRUEBA DE DUREZA La dureza es la propiedad que tienen los materiales de resistir el rayado y el corte de su superficie. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho ms difcil de rayar. Otras propiedades relacionadas con la resistencia son la resiliencia, la tenacidad o la ductilidad. Tcnicamente la dureza se asocia slo a las propiedades de la superficie. Escalas de uso industrial En metalurgia la dureza se mide utilizando un durmetro para el ensayo de penetracin. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza. El inters de la determinacin de la dureza en los aceros estriba en la correlacin existente entre la dureza y la resistencia mecnica, siendo un mtodo de ensayo ms econmico y rpido que el ensayo de traccin, por lo que su uso est muy extendido.

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Hasta la aparicin de la primera mquina Brinell para la determinacin de la dureza, sta se meda de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material ms duro que se empleaba en los talleres. Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes: Durmetro. Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W. Para materiales duros, es poco exacta pero fcil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor. Estima resistencia a traccin. Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de seales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza estndar. Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de acero). Es la ms extendida, ya que la dureza se obtiene por medicin directa y es apto para todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeo tamao de la huella. Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la caracterizacin de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que han recibido algn tratamiento de endurecimiento superficial. Dureza Rosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la abrasin medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindn con un valor de 1000. Dureza Shore:Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un mtodo elstico, no de penetracin como los otros. Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirmide cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta 2mm de espesor. Dureza Webster: Emplea mquinas manuales en la medicin, siendo apto para piezas de difcil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores Rockwell. En mineraloga se utiliza la escala de Mohs, creada por el austraco Friedrich Mohs, que mide la resistencia al rayado de los materiales.

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Dureza Mineral

Composicin qumica

1

Talco, (se puede rayar fcilmente con la ua)

Mg3Si4O10(OH)2

2

Yeso, (se puede rayar con la ua con ms dificultad)

CaSO42H2O

3

Calcita, (se puede rayar con una moneda de cobre)

CaCO3

4

Fluorita, (se puede rayar con un cuchillo)

CaF2

5

Apatita, (se puede rayar difcilmente con un cuchillo) Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)

6

Feldespato, (se puede rayar con una cuchilla de acero) KAlSi3O8

7

Cuarzo, (raya el acero)

SiO2

8

Topacio,

Al2SiO4(OH-,F-)2

9

Corindn, (slo se raya mediante diamante)

Al2O3

10

Diamante, (el mineral natural ms duro)

C

36

Equivalencia entre escalas de dureza

Equivalencia

Factor

(para pequeas cargas)

Acero (Matriz-Fe Cbica centrada en el cuerpo) 3,5

Cu y sus aleaciones, templado

5,5

Cu y sus aleaciones, deformado en fro

4,0

Al y sus aleaciones

3,7

37

Dure za Brin ell, Dureza bola Rockw Dureza estn ell C Vickers dar 150 kgf (HV) de 10 (HRC) mm, 3000 kgf (HBS )

Dure za Brin ell, bola de carb uro de 10 mm, 3000 kgf (HB W)

Dur eza Kno op, 500 gf y may or (HK )

Durez a Rock well, escala A, 60 kgf (HRA )

Durez a Rock well, escala D, 100 kgf (HRD )

Durez a superf icial Rock well, escala 15N, 15 kgf (HR 15-N)

Durez a superf icial Rock well, escala 30N, 30 kgf (HR 30-N)

Durez a Dure superf za icial Rock Rock Durezaescler well well, oscopio C 150 escala kgf 45N, (HR 45 kgf C) (HR 45-N)

68

940

...

...

920 85,6

76,9

93,2

84,4

75,4

97,3

68

67

900

...

...

895 85,0

76,1

92,9

83,6

74,2

95,0

67

66

865

...

...

870 84,5

75,4

92,5

82,8

73,3

92,7

66

65

832

...

-739 846 83,9

74,5

92,2

81,9

72,0

90,6

65

64

800

...

-722 822 83,4

73,8

91,8

81,1

71,0

88,5

64

63

772

...

-705 799 82,8

73,0

91,4

80,1

69,9

86,5

63

62

746

...

-688 776 82,3

72,2

91,1

79,3

68,8

84,5

62

61

720

...

-670 754 81,8

71,5

90,7

78,4

67,7

82,6

61

60

697

...

-654 732 81,2

70,7

90,2

77,5

66,6

80,8

60

38

59

674

...

634

710 80,7

69,9

89,8

76,6

65,5

79,0

59

58

653

...

615

690 80,1

69,2

89,3

75,7

64,3

77,3

58

57

633

...

595

670 79,6

68,5

88,9

74,8

63,2

75,6

57

56

613

...

577

650 79,0

67,7

88,3

73,9

62,0

74,0

56

55

595

...

560

630 78,5

66,9

87,9

73,0

60,9

72,4

55

54

577

...

543

612 78,0

66,1

87,4

72,0

59,8

70,9

54

53

560

...

525

594 77,4

65,4

86,9

71,2

58,6

69,4

53

52

544

-500

512

576 76,8

64,6

86,4

70,2

57,4

67,9

52

51

528

-487

496

558 76,3

63,8

85,9

69,4

56,1

66,5

51

50

513

-475

481

542 75,9

63,1

85,5

68,5

55,0

65,1

50

49

498

-464

469

526 75,2

62,1

85,0

67,6

53,8

63,7

49

48

484

451

455

510 74,7

61,4

84,5

66,7

52,5

62,4

48

47

471

442

443

495 74,1

60,8

83,9

65,8

51,4

61,1

47

46

458

432

432

480 73,6

60,0

83,5

64,8

50,3

59,8

46

39

45

446

421

421

466 73,1

59,2

83,0

64,0

49,0

58,5

45

44

434

409

409

452 72,5

58,5

82,5

63,1

47,8

57,3

44

43

423

400

400

438 72,0

57,7

82,0

62,2

46,7

56,1

43

42

412

390

390

426 71,5

56,9

81,5

61,3

45,5

54,9

42

41

402

381

381

414 70,9

56,2

80,9

60,4

44,3

53,7

41

40

392

371

371

402 70,4

55,4

80,4

59,5

43,1

52,6

40

39

382

362

362

391 69,9

54,6

79,9

58,6

41,9

51,5

39

38

372

353

353

380 69,4

53,8

79,4

57,7

40,8

50,4

38

37

363

344

344

370 68,9

53,1

78,8

56,8

39,6

49,3

37

36

354

336

336

360 68,4

52,3

78,3

55,9

38,4

48,2

36

35

345

327

327

351 67,9

51,5

77,7

55,0

37,2

47,1

35

34

336

319

319

342 67,4

50,8

77,2

54,2

36,1

46,1

34

33

327

311

311

334 66,8

50,0

76,6

53,3

34,9

45,1

33

32

318

301

301

326 66,3

49,2

76,1

52,1

33,7

44,1

32

40

31

310

294

294

318 65,8

48,4

75,6

51,3

32,5

43,1

31

30

302

286

286

311 65,3

47,7

75,0

50,4

31,3

42,2

30

29

294

279

279

304 64,8

47,0

74,5

49,5

30,1

41,3

29

28

286

271

271

297 64,3

46,1

73,9

48,6

28,9

40,4

28

27

279

264

264

290 63,8

45,2

73,3

47,7

27,8

39,5

27

26

272

258

258

284 63,3

44,6

72,8

46,8

26,7

38,7

26

25

266

253

253

278 62,8

43,8

72,2

45,9

25,5

37,8

25

24

260

247

247

272 62,4

43,1

71,6

45,0

24,3

37,0

24

23

254

243

243

266 62,0

42,1

71,0

44,0

23,1

36,3

23

22

248

237

237

261 61,5

41,6

70,5

43,2

22,0

35,5

22

21

243

231

231

256 61,0

40,9

69,9

42,3

20,7

34,8

21

20

238

226

226

251 60,5

40,1

69,4

41,5

19,6

34,2

20

Equivalencias de dureza y resistencia Para aceros no aleados y fundiciones, existe una relacin aproximada y directa entre la dureza Vickers y el lmite elstico, siendo el lmite elstico aproximadamente 3,3 veces la dureza Vickers.

41

Lmite elstico (aproximado) ( para acero no Dureza aleado o de baja aleacin y fundicin) Brinell

Dureza Rockwell

Dureza Vickers

MPa

HB

HRC HRA HRB HV

68

86

940

67

85

920

66

85

880

65

84

840

64

83

800

63

83

760

62

83

740

61

82

720

60

81

690

59

81

670

2180

618

58

80

650

42

2105

599

57

80

630

2030

580

56

79

610

1955

561

55

78

590

1880

542

54

78

570

1850

517

53

77

560

1810

523

52

77

550

1740

504

51

76

530

1665

485

50

76

510

1635

473

49

76

500

1595

466

48

75

490

1540

451

47

75

485

1485

437

46

74

460

1420

418

45

73

440

1350

399

43

72

420

43

1290

380

41

71

400

1250

370

40

71

390

1220

376

39

70

380

1155

342

37

69

360

1095

323

34

68

340

1030

304

32

66

320

965

276

30

65

300

930

276

29

65

105

290

900

266

27

64

104

280

865

257

26

63

102

270

835

247

24

62

101

260

800

238

22

62

100

250

770

228

20

61

98

240

740

219

97

230

44

705

209

95

220

675

199

94

210

640

190

92

200

610

181

90

190

575

171

87

180

545

162

85

170

510

152

82

160

480

143

79

150

450

133

75

140

415

124

71

130

385

114

67

120

350

105

62

110

320

95

56

100

285

86

48

90

45

255

76

80

Dureza Brinell: Juan Augusto Brinell 1900, determinar el rea de superficie esfrica de la huella del penetrador, bajo carga y tiempo. Esfera redonda de acero templado. Normalizado y no normalizado La huella se mide con microscopio de taller. La esfera es de carburo de tungsteno (BHN>500Kg/mm2) con dimetro de 10mm, 5mm y 2.5mm). Se denomina dureza Brinell a la medicin de la dureza de un material mediante el mtodo de indentacin, midiendo la penetracin de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el mtodo de dureza ms antiguo. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes dimetros. Para los materiales ms duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo tpico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milmetros de dimetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios. El valor medido es el dimetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparacin de la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamao de su huella se convierte en una ventaja para la medicin de materiales heterogneos, como la fundicin, siendo el mtodo recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones. Valores tpicos Durometro Brinell portatill. El valor HB suele ser menor que 600. Acero (blando): 120 HB Acero de herramientas: 500 HB Acero inoxidable: 250 HB Aluminio: 15 HB Cobre: 35 HB Madera: entre 1 HB y 7 HB Vidrio: 482 HB

46

Normativa Madera - ISO 3350 Metales (de dureza blanda a media) - EN ISO 6506-1 a EN ISO 6501-4: EN ISO 6506-1:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 1: Mtodo de la prueba EN ISO 6506-2:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 2: Verificacin y calibracin de la mquina de pruebas EN ISO 6506-3:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 3: calibracin de los bloques de referencia EN ISO 6506-4:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 4: Tablas de valores de dureza En Estados Unidos, ASTM ASTM E10-08: Mtodo estandar para la prueba de dureza Brinell para materiales metlicos. Su frmula de aplicacin es la siguiente:

(

)

(

)

Para realizar ensayos se tiene que tomar en cuenta: - Tipo de material - Tamao de penetrador - Espesor de la muestra (10H) 10 veces de profundidad de huella. - Forma del espcimen a ensayar - Carga por aplicar - Tiempo de aplicacin de carga MAQUINARIA Y EQUIPO Maquina en forma de C de hierro gris fundida Vlvula carga/descarga Balanza Panca de carga Sistema de vlvulas Porta penetrador Mesa de trabajo Husillo o tornillo sin fin. Ensayos normalizados - Norma: DGN-B-116-1973 - Penetrador 10mm - Para material ferroso P=3000Kg t=15s

47

-

Para material no ferroso P=500Kg t=30s Para materiales muy suaves t=2min Para penetradores no normalizados (2.5mm y 5mm) se usa la Ley de Batson y Becker la cual dice que existe una relacin entre penetrador y carga. Hierros y aceros no ferroso-aluminio metales suaves (ley de Dohmer)

Porcentaje de error ( Ley de Dohmer ( ) [ ] )( )

Donde K es la constante de Dohmer Si HBN > 165 K=490 Si HBN < 165 K=515 Con [ ]

Como la operacin nos la en para pasarlo a 2 1 Kgf = 2.2 lbf; 1 in = 6.4516 cm2 La promedio para aceros es de 100000

Determinacin de contenido de carbono ( %C = % de Carbono 40000 = esfuerzo a la traccin del hierro en 100000 = cte en = esfuerzo a la tensin en )

48

Dureza Rockwell Usa una maquina Otto Wolper. La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un mtodo para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el mtodo ms 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 utilizacin de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prcticamente cualquier metal o aleacin. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esfricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, y pulg, y un penetrador cnico de diamante con un ngulo de 120 +/- 30' y vrtice redondeado formando un casquete esfrico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales ms duros. El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la mquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, bsicamente para eliminar la deformacin elstica y obtener un resultado mucho ms preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos un esfuerzo que vara desde 60 a 150 kg a compresin. Se desaplica la carga y mediante un durmetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual vara de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. Tambin se puede encontrar la profundidad de la penetracin con los valores obtenidos del durmetro si se conoce el material. Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestin debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. Tambin decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debera hacerse un cambio de escala. El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan informacin orientativa sobre qu escala usar para no daar la mquina o el penetrador, que suele ser muy caro. Ensayo Rockwell Superficial Es una variante del Ensayo Rockwell cuyo fin es nicamente analizar la superficie de los materiales. Por ejemplo, para analizar la superficie de un acero que ha sido tratado por carburacin y medir as su dureza. Su tcnica es bsicamente reducir el

49

esfuerzo aplicado para slo penetrar en la superficie. Para este ensayo se utiliza una precarga menor de 3 kg, seguida de una carga mayor de 15, 30 o 45 kg. Estas escalas se identifican mediante nmero (15, 30 o 45) y una letra (N, T, W o Y) en funcin del penetrador.Smbolo 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 trmicamente.

D

Diamante

100

Aceros cementados.

E


100

Metales blandos y antifriccin.

F


60

Bronce recocido.

G


150

Bronce fosforoso y otros materiales.

H


60

Metales blandos con poca homogeneidad, fundiciones con base hierro.

K


150

Aplicaciones anlogas al tipo anterior.

50

Smbolo de la escala

Penetrador

Carga mayor (kg)

Aplicaciones

15N

Diamante

15

Aceros nitrurados, cementados y herramientas de gran dureza.

30N

Diamante

30


45N

Diamante

45


15T

Bola de 1/16 pulgada

15

Bronce, latn y aceros blandos

30T


30


45T


45


15W

Bola de 1/8 pulgada

15


30W

Bola de 1/8 pulgada

30


45W

Bola de 1/8 pulgada

45


La dureza Rockwell no tiene unidades, para saber cunto aguanta el material se usa la Ley de Petrenko, sta relaciona BHN con la dureza Rockwell por medio de formulas. ( )

51

( (

) )

( (

* *

+) +)

Dureza Vickers El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un mtodo para medir la dureza de los materiales. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirmide de diamante con un ngulo base de 136. Se emplea para lminas delgadas hasta 0,15 mm (0.006 pulgadas) y no se lee directamente en la mquina. Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas ms ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresin cuadrada y se halla el promedio para aplicar la frmula antes mencionada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, adems, puede usarse en superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeos. (Aunque si el material es muy blando, se usa el mtodo de Brinell) En este caso, el esquema de medicin es el siguiente: Resultado de la medicion, Tipo de dureza y Fuerza aplicadaEjemplos de dureza Vickers (HV) para varios materiales 1

Material

Valor

316L Acero inoxidable (USA)

140HV30

347L Acero inoxidable (USA)

180HV30

Acero al carbono

55120HV5

52

Hierro

3080HV5

53

Ensaye de Materiales (Primer Depart a Mental)

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