NDICE

Ensayo de dureza. 1 Ciencia de los Materiales.

Introduccin 3

Ensayo de Dureza 4

Al Rayado 5

Ensayo martens 6

Ensayo a Lima 7

Penetracin 8

Mtodo Brinell 9-11

Ensayo Vickers 12-15

Ensayo Rockwell 16-21

Aplicaciones Tpicas 22

Ensayo Dinmico de Dureza 23

Dinmico 24

Mtodo de Poldi 25

Ensayo de Retroceso 26

Mtodo Shore 27-28

Dureza Knoop HK 29

Conclusin 30

INTRODUCCIN.

Ensayo de dureza. 2 Ciencia de los Materiales.

El ensayo de dureza es uno de los ms empleados en la

seleccin y control de calidad de los metales.

La dureza es una condicin de la superficie del material y no

representa ninguna propiedad fundamental de la materia.

Se evala convencionalmente por tres procedimientos.

El mtodo Rockwell, el brinell y el vickers

El ms usado en metales es la resistencia a la penetracin de

una herramienta con determinada geometra.

ENSAYO DE DUREZA.

Tipos de ensayo de dureza.

Al rayado.

Resistencia que

oponen los al ser

rayados por otros mas

duros.

Ensayo de Mohs. Ensayo de Martens. Ensayo a la lima.

Penetracin

Resistencia que

oponen los materiales

a dejarse penetrar por

otros mas duros

Mtodo Rockwell. Mtodo Brinell. Mtodo Vickers

Dinmicos.

Reaccin o resistencia

elstica de un material al

chocar contra un cuerpo

mas duro.

Mtodo de impacto poldi. Mtodo de retroceso shore.

Ensayo de dureza. 3 Ciencia de los Materiales.

AL RAYADO:

- ENSAYO DE MOHS.

- Se usa para determinar la dureza de los minerales. Se

basa en que un cuerpo es

rayado

por otro ms duro.

Ensayo de dureza. 4 Ciencia de los Materiales.

ENSAYO DE MARTENS.

-Se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una punta de diamante de forma piramidal y de ngulo en el vrtice de 90. -Se aplica sobre superficies nitruradas.

Se emplea un cono de diamante con el que se raya la

superficie del material cuya

dureza se quiere medir.

a = anchura del surco

AM =1000 / a2

Ensayo de dureza. 5 Ciencia de los Materiales.

ENSAYO A LA LIMA.

- Se usa en industria. En

todo material templado la lima no entra. Dependiendo de si la lima entra o no entra sabremos:

- No entra, el material raya a la lima; Dureza mayor de 60 HRC

- Entra, la lima raya al material; Dureza menor de 60 HRC

Ensayo de dureza. 6 Ciencia de los Materiales.

PENETRACIN:

- ENSAYO BRINELL.

- Este mtodo consiste en comprimir una bola de acero templado, de un dimetro determinado, sobre un material a ensayar, por medio de una carga y durante un tiempo tambin conocido.

El valor de la carga P viene dado por la relacin P = KD2, donde K=cte. del ensayo

-Aceros y elementos siderrgicos: K=30 -Cobres, Bronces, Latones: K=10 -Aluminio y aleaciones: K=5 -Materiales blandos (Sn, Pb): K=2,5

Ensayo de dureza. 7 Ciencia de los Materiales.

MTODO BRINELL (I)

El penetrador es una esfera de acero

templado, de gran

dureza, de dimetro (D)

que oscila entre 1 y

10mm, y a la que se

aplica una carga

preestablecida durante

un intervalo de tiempo

que suele ser de 15s.

D

F

Ensayo de dureza. 8 Ciencia de los Materiales.

MTODO BRINELL (II)

CONDICIONES NORMALES DEL ENSAYO:

Dimetro del penetrador D = 10mm.

Carga aplicada F = 3000 kg.

Tiempo de carga t = 15s.

Si las condiciones son

distintas a las normales debe

representarse:

250 HB 10 500 30

Ensayo de dureza. 9 Ciencia de los Materiales.

MTODO BRINELL (III)

Ensayo de dureza. 10 Ciencia de los Materiales.

CARACTERSTICAS DEL ENSAYO:

No se puede realizar sobre piezas esfricas o cilndricas.

No es fiable en materiales muy duros y de poco espesor.

Para que el error del ensayo por deformacin del material no sea

muy grande, debe cumplirse:

D/4 < d < D/2

Por aproximacin puede conocerse el tipo de acero que

se ensaya mediante la relacin:

%C = (HB 80) / 141

ENSAYO VICKERS.

-Se utiliza como penetrador una

punta piramidal de base

cuadrangular y ngulo en el vrtice

entre caras de136. Este ngulo se

eligi para que la bola Brinell

quedase circunscrita al cono en el

borde de la huella.

Ensayo de dureza. 11 Ciencia de los Materiales.

Ensayo de dureza. 12 Ciencia de los Materiales.

MTODO VICKERS (I)

En este ensayo el

penetrador es un

diamante tallado en

forma de pirmide de

base cuadrada con un

ngulo de 136 entre

dos caras opuestas.

Indentador: Pirmide de

diamante

MTODO VICKERS (II

Ensayo de dureza. 13 Ciencia de los Materiales.

h

Lsen

2/68

2)2/()2/()2/(

2222 dLdLd

68224

2

sen

dhbS

L/2

hp h 68

L/2

L/2 d/2 2854,1 d

F

S

FHV

Ensayo de dureza. 14 Ciencia de los Materiales.

MTODO VICKERS (III)

CARACTERSTICAS DEL ENSAYO:

Las cargas aplicadas son ms pequeas que en el mtodo

Brinell (oscilan entre 1 y 120kp).

La ms empleada es la de 30kp.

El tiempo de aplicacin oscila entre 10 y 30s. Se utiliza tanto

para materiales duros como en

blandos.

Puede medir dureza superficial por la poca profundidad de la

huella.

Expresin de la dureza:

520 HV 30 15

DUREZA

CARGA

520 HV 30 15

TIEMPO

- Se basa en la resistencia que

oponen los materiales a se

penetrados, se determina la

dureza en funcin de la

profundidad de la huella. Permite

medir durezas en aceros

templados.

ENSAYO ROCKWELL.

- Los ensayos se pueden

realizar con 2 tipos de

penetradores:

Bolas de 1/8 y 1/16 Conos de 120 ngulo en el vrtice.

Ensayo de dureza. 15 Ciencia de los Materiales.

MTODO ROCKWELL (I)

Ensayo de dureza. 16 Ciencia de los Materiales.

En el ensayo de Rockwell lo que se mide es la profundidad de la huella, no el rea de la misma.

La prueba de Rockwell consiste en hacer penetrar, en dos tiempos, en la capa superficial de la pieza un penetrador de forma prefijada y medir el aumento permanente de la profundidad de penetracin.

Ensayo de dureza. 17 Ciencia de los Materiales.

MTODO ROCKWELL (II)

TIPOS DE PENETRADORES

Para materiales blandos (entre 60 y 150HV) se

utiliza un penetrador de

acero de forma esfrica de

1,59mm de dimetro, y as

se obtiene la escala de

dureza Rockwell B (HRB).

Para materiales duros (entre 235 y 1075HV) se

emplea un cono de

diamante con un ngulo de

120 obtindose as la

escala de dureza Rockwell

C (HRC).

Ensayo de dureza. 18 Ciencia de los Materiales.

MTODO ROCKWELL (III)

PROCEDIMIENTO:

En ambas escalas de dureza se aplica, inicialmente, una

precarga de 10kp, con lo que

el penetrador originar una

huella de profundidad h0.

Aplicacin de la carga suplementaria F1 que origina

la huella h1.

Eliminar la carga F1. reaccin elstica del material

que eleva al penetrador una

cierta altura quedando la

huella permanente h.

Ensayo de dureza. 19 Ciencia de los Materiales.

MTODO ROCKWELL (IV)

La mquina del ensayo

de Rockwell mide la

diferencia e y se expresa la

dureza de la siguiente

forma:

HRC = 100 e

HRB = 130 e

Ensayo de dureza. 20 Ciencia de los Materiales.

VENTAJAS DEL MTODO ROCKWELL

- Mtodo rpido y preciso, no

necesita de operarios

especializados.

- Huellas ms pequeas que el

mtodo Brinell.

- Inconveniente tiene que si el material no asienta

perfectamente, las medidas

resultan falseadas.

Ensayo de dureza. 21 Ciencia de los Materiales.

APLICACIONES TPICAS DE LAS ESCALAS

ROCKWELL.

HRA. . . . Los carburos consolidados, acero delgado y en rara ocasin acero endurecido

HRB. . . . Las aleaciones cobrizas, los aceros suaves, aleaciones de aluminio, hierros maleables, etc.

HRC. . . . Acero, hierro colado duro, casos de acero endurecido y otros materiales ms duro que 100 HRB.

HRD. . . . Acero delgado, acero endurecido medio y hierro maleable perlitico .

(Entre otros.)

Ensayo de dureza. 22 Ciencia de los Materiales.

ENSAYOS DINMICOS DE DUREZA

Presentan la ventaja de la

rapidez, comodidad y utilidad,

ya que se pueden hacer en

cualquier lugar por utilizar

equipos porttiles. Por el

contrario, su desventaja es la

menor fiabilidad del ensayo. Los

ms utilizados:

MTODO SHORE

MTODO POLDI

DINMICOS.

- Ensayo de impacto (Poldi).

- La bola que tiene el aparato

se apoya por un lado sobre la

pieza a ensayar y por el otro

sobre la barra patrn.

Al dar un golpe, con el

martillo, se marca una huella

en cada una de las

superficies; si ambos

materiales tienen la misma

dureza las huellas sern del

mismo dimetro, si la pieza a

ensayar es ms dura, su

huella ser menor.

Ensayo de dureza. 23 Ciencia de los Materiales.

Ensayo de dureza. 24 Ciencia de los Materiales.

MTODO DE POLDI

Es un mtodo de impacto que consiste en lanzar una bola de acero

de 5mm de dimetro sobre una

probeta del material objeto de

medida, de manera que el impulso

produzca una huella permanente.

H = dureza del material.

Sp= superficie de la huella patrn.

S= superficie de la huella en el material.

Hp= dureza de la probeta patrn.

p

pH

S

SH

ENSAYO DE RETROCESO (SHORE).

- Es una variable de la dureza

Brinell. Es porttil. Es

independiente del tiempo de

carga.

- Se basa en ejercer una carga P sobre

el durmetro que nos producir 2 huellas

en dos probetas, una de dureza

conocida y otra de dureza desconocida.

La dureza esta en razn inversa del tipo

del material (duro, blando).

Ensayo de dureza. 25 Ciencia de los Materiales.

Ensayo de dureza. 26 Ciencia de los Materiales.

MTODO DE SHORE (I)

Se basa en la reaccin elstica del material sometido

a la accin de un percusor

que, despus de chocar con la

probeta a ensayar, rebota

hasta una cierta altura. El n

de dureza HS se deduce de la

altura alcanzada en el rebote. hf

h0

Ensayo de dureza. 27 Ciencia de los Materiales.

MTODO DE SHORE (II)

CARACTERSTICAS DEL ENSAYO:

No es de gran precisin,

pero es muy rpido.

El equipo es fcil de

manejar, poco voluminoso

y de coste reducido.

Apenas produce

deformacin en la probeta

(no deja huella).

Ensayo de dureza. 28 Ciencia de los Materiales.

DUREZA KNOOP

( HK )

El mtodo Knoop se emplea slo en laboratorio, para medir

la dureza de lminas muy

delgadas, incluso de depsitos

electrolticos.

Se usa para durezas normales, superficiales y micro

durezas. El penetrador esta

hecho con una pirmide

rmbica con base cuadrada.

Sus ngulos entre aristas son de B-C=130 y A-D= 17230 .:

Ensayo de dureza. 29 Ciencia de los Materiales.

DUREZA KNOOP

( HK )

CONCLUSIN

Ensayo de dureza. 30 Ciencia de los Materiales.

El ensayo de dureza es, juntamente con el de traccin ,uno de los

ms empleados en la seleccin y control de calidad de los metales.

Intrnsecamente la dureza es una condicin de la superficie del material y no

representa ninguna propiedad fundamental de la materia.

Gracias a la variedad de ensayos de dureza que se pueden realizar en los

materiales podemos tener la certeza de que tipo de material estamos usando

y en que lo podemos emplear .

Se evala convencionalmente por tres procedimientos.

El ms usado en metales es la resistencia a la penetracin de una

herramienta de determinada geometra.