Informe 1-Ensayo de Dureza

CONTENIDO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

INTRODUCCION………………………………………………………………………………..3

MARCO TEORICO

o DEFINICION DUREZA………………………………………………………………..4

o METODO BRINELL……………………………………………………………...…...5



o METODO ROCKWELL……………………………………………………………….7

o METODO VICKERS…………………………………………………………………..9

o METODO SHORE…………………………………………………………………...10

o METODO LEEB……………………………………………………………………...11

REALIZACION DEL ENSAYO

MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS ...……………………………………………….12

o EQUIPO BRINELL…………………………………………………………………...12

o EQUIPO ROCKWELL ...…………………………………………………………….13



o EQUIPO VICKERS.………………………………………………………………….14

o EQUIPO SHORE…………………………………………………………………….14

PROCEDIMIENTOS Y ENSAYOS

o METODO BRINELL………………………………………………………………….15

o METODO ROCWELL ANALOGICO Y DIGITAL………………………………….15

o METODO VICKERS…………………………………………………………………17

o METODO SHORE…………………………………………………………………...17

o METODO LEEB……………………………………………………………………...17



DATOS CALCULOS Y RESULTADOS

o ENSAYO BRINELL………………………………………………………………….18

o ENSAYO ROCKWELL……………………………………………………………...18

o ENSAYO VICKERS…………………………………………………………………22

o ENSAYO SHORE…………………………………………………………………...23

o ENSAYO LEEB……………………………………………………………………...23

OBSERVACIONES…………………………………………………………………………...24

RECOMENDACIONES………………………………………………………………………25

INTRODUCCIÓN



CONCLUSIONES…………………………………………………………………………….26

BIBLIOGRAFIA……………………………………………………………………….27

ANEXOS ……………………………………………………………………………28



Cuando se observa un material, se describe por sus características más visibles como

el color, tamaño, forma, masa y entre otras características perceptibles a los sentidos.

Sin embargo no son las únicas que presentan estos materiales, por el contrario; a

través de pruebas se pueden constatar algunas propiedades que presentan, como

temperatura de fusión, tenacidad, elasticidad, dureza, etc.



La última propiedad descrita se hará presente en el siguiente informe de laboratorio,

dando a conocer los distintos métodos para la medición de la dureza en distintos

materiales, detallando paso a paso cada método utilizado.

El objetivo principal a presentar en el siguiente informe es ejecutar distintos

procedimientos para la toma de dureza de diferentes materiales, y hacer una

comparación cualitativa entre materiales, para determinar cuál es el más conveniente

en el uso de la ingeniería.



Además se busca como objetivos específicos también, encontrar una definición para el

término de dureza, distinguir entre las diferentes clases de durómetros que existen y

sus respectivos usos, aprender a utilizar las escalas y hacer equivalencias entre ellas,

mencionar algunas ventajas y desventajas de la medición de dureza, para la

determinación de distintas propiedades de un material y emplear las fórmulas

respectivas en cada método para poder tener cálculos numéricos y hacer las

comparaciones respectivas.



Para todos los objetivos mencionados anteriormente, es importante tener en cuenta

que la determinación de la dureza tomará como base la penetración, es decir; en el

siguiente informe se medirá la dureza por penetración utilizando distintos

procedimientos como son:

El método Brinell,

El método Vickers,

El método Rockwell (analógico y digital)

También se medirá tomando como base el rebote con el siguiente método:



El método Shore (escleroscopio) y el método Leeb.

Cabe mencionar también que se mencionó que se harán comparaciones, por lo que se

utilizarán distintos materiales como son: el aluminio recocido, el cobre, el bronce, el

acero SAE1010 y el acero SAE1045. Cada uno de estos pasará por los distintos

durómetros y serán medidos en sus escalas correspondientes obteniendo de este

modo su dureza, para finalmente sacar las conclusiones debidas de la experiencia

realizada en el laboratorio con cada uno de los materiales.

MARCO TEÓRICO



DEFINICIONES DE DUREZA

La dureza es una condición de la superficie del material, no representa ninguna

propiedad de la materia y está relacionada con las propiedades elásticas y plásticas

del material. Si bien, es un término que nos da idea de solidez o firmeza, no existe una

definición única acerca la dureza. Pero algunas de estas definiciones son:



1) Resistencia a la identación permanente bajo cargas estáticas o dinámicas (dureza

por penetración).

2) Absorción de energía bajo cargas de impacto o dinámicas (dureza por rebote)

3) Resistencia a la abrasión (dureza por desgaste).

4) Resistencia al rayado (dureza por rayado).

En general; se entiende por dureza entonces, resistencia de un material a la

deformación plástica.



Los métodos desarrollados para medir la dureza consisten en producir una

deformación local, en el material que se ensaya, a través de un identador. Para que un

valor de dureza sea útil y permita su comparación debe estar acompañada de la

indicación del método utilizado y las condiciones del ensayo.

Los diferentes métodos utilizados más comunes para medir la dureza se pueden

clasificar en dos grandes grupos según la forma de aplicación de la carga:



Ensayos estáticos en lo que la carga se aplica en forma estática o cuasi-

estática. En este caso un identador se presiona contra la superficie de ensayo

con una carga que se aplica en forma relativamente lenta. En general la

medida de dureza en este tipo de ensayo resulta del cociente de la carga

aplicada y el área de la huella que deja el identador en la superficie, como es el

caso de los métodos Brinell, Vickers y Knoop, o bien es una medida de la

profundidad de la identación como en el ensayo Rockwell.



Ensayos dinámicos en los que la carga se aplica en forma de impacto. En

este caso el identador es lanzado sobre la superficie a ensayar con energía

conocida y el valor de dureza se obtiene a partir de la energía de rebote del

penetrador luego de impactar en la muestra, como sucede en el método de

Shore y en el de Leeb.



MÉTODO BRINELL.- Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en

1900, siendo el método o ensayo más antiguo para medir la dureza. Este ensayo se

utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El ensayo de

dureza Brinell consiste en presionar la superficie del material a ensayar con una bolilla

de acero muy duro o carburo de tungsteno,

produciéndose la impresión de un casquete

esférico correspondiente a la porción de la esfera

que penetra Fig. 1. El valor de dureza, número



de Brinell HB, resulta de dividir la carga aplicada P por la superficie del casquete, por

lo que:

HB=P

πhD [ kg

mm2 ]



La profundidad h del casquete impreso se mide directamente en la máquina,

mientras la carga se mantiene aplicada de modo de asegurar un buen contacto entre

la bolilla y el material. Otra manera de determinar el número HB es partiendo del

diámetro d de la impresión lo cual tiene la ventaja de que se pueden efectuar tantas

mediciones como se estimen necesarias y en microscopios o aparatos especialmente

diseñados para tal fin. Para aquello la fórmula queda definida así:



HB=2P

πD(D−√D2−d2)

En algunos materiales la penetración de la bolilla origina una craterización Fig. 2.a y

en otros una depresión Fig. 2.b. En estos casos los valores obtenidos a partir de la

medición de h no coinciden con los obtenidos en función de d, ya que la profundidad h

medida no corresponde al casquete cuyo diámetro es d, sino al de diámetro d1, cuya

determinación exacta en forma práctica es dificultosa.



La carga a aplicar depende del material a probar y del cuadrado del diámetro de la

bola del penetrador, es decir: P=K.D2, donde K es el coeficiente empleado para cada

clase de material, siendo estos mayor para los materiales duros y menor para los

materiales blandos. Para esto los coeficientes elegidos son:

MATERIALES K(coeficiente)Hierro y aceros 30

Cobre, bronce y latones 10Aleaciones ligeras 5

Estaño y plomo 2.5



Con respecto al espesor de la probeta y a la carga aplicada al material se tiene la siguiente tabla:

Espesor de la probeta (pulgadas)

Dureza Brinell mínima para la cual un ensayo Brinell puede ofrecer seguridad

CARGA DE 500kg CARGA DE 1500kg CARGA DE 3000kg1/16 100 301 6021/8 50 150 301

3/16 33 100 2011/4 25 75 150

5/16 20 60 1203/8 17 50 100



La siguiente tabla muestra una relación entre el espesor de la probeta, el diámetro del penetrador y las presiones empleadas:

ESPESOR DE LA

PROBETA“e” (mm)

Diámetro del

penetrador (mm)

CONSTANTES DE ENSAYO K30 10 5 2.5 1.25

CARGAS EN kg30 D2 10 D2 5 D2 2.5 D2 1.25 D2

e > 6 10 3000 1000 500 250 1253 < e < 6 5 750 250 125 62.5 31.2

e < 3 2.5 187.5 62.5 31.2 15.6 7.81.25 46.9 15.6 7.81 3.91 1.95

0.625 11.7 3.91 1.953 0.977 0.488



También para este método se debe tener en cuenta el tiempo de aplicación, resumido en el siguiente cuadro:

MATERIALES TIEMPO (s)Hierro y aceros 10 < t < 30

Cobre, bronce y latones 30Aleaciones ligeras 60 < t < 120

Estaño y plomo 120



Finalmente para aclarar todos los puntos del ensayo Brinell, debe darse la denominación, que se efectúa mediante el siguiente símbolo:

HB (D/P/T)

Donde D es el diámetro del penetrador, P la carga aplicada y T el tiempo de duración del ensayo.

MÉTODO ROCKWELL.-Se define la dureza Rockwell como un método de ensayo

por identación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un identador

cónico esferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero



endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas contra la

superficie del material a ser ensayado, y se mide la profundidad permanente de la

impresión bajo condiciones específicas de carga.

a) PENETRADOR DE DIAMANTE.- Este tipo de penetrador debe emplearse en

pruebas de dureza para las escalas A, C y D. Consiste en un cono de diamante

cuyo ángulo es de 120º ± 0.5º. La punta es un casquete esférico con un radio

de 0.2 mm. La forma del casquete y el valor del radio del penetrador tienen



influencia importante en el valor de la dureza. Por lo cual es necesario comparar

los resultados obtenidos con un penetrador patrón sobre piezas patrón de

diferentes durezas.



b) PENETRADOR ESFÉRICO DE ACERO.- Este tipo de penetrador debe

emplearse en los ensayos de dureza para las escalas B, E y F. Consiste en un

balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 1.588 mm ± 0.003 mm;

Excepto para la escala E, que tiene un diámetro de 3.175 mm ± 0.004 mm.

Dicho balín debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales.



En los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulación en el penetrador de:

polvo, tierra, grasa o capas de óxidos, dado que esto afecta los resultados de la

prueba.

En el siguiente cuadro se verán las escalas de dureza Rockwell.

Símbolo de la

escala

Penetrador (pulgadas)

Carga mayor (kg)

Aplicaciones

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

B Esfera de 1/16 100 Aceros recocidos y normalizados.



C Diamante 150 Aceros tratados térmicamente.D Diamante 100 Aceros cementados.E Esfera de 1/8 101 Metales blandos y antifricción.F Esfera de 1/16 60 Bronce recocido.G Esfera de 1/16 150 Bronce fosforoso y otros materiales.

H Esfera de 1/8 60Metales blandos con poca homogeneidad,

fundiciones con base hierro.K Esfera de 1/8 150 Aplicaciones análogas al tipo anterior.

L Esfera de ¼ 60Metales duros con poca homogeneidad,

fundición de fierro

M Esfera de ¼ 100Metales duros con poca homogeneidad,

fundición de fierro



P Esfera de ¼ 150Metales duros con poca homogeneidad,

fundición de fierroR Esfera de ½ 60 Metales muy blandosS Esfera de ½ 100 Metales muy blandosV Esfera de ½ 150 Metales muy blandos

En el siguiente cuadro se verán las escalas de dureza Rockwell superficial.

Símbolo de la

escala

Penetrador (pulgadas)

Carga mayor (kg)

Aplicaciones



15N Diamante 15Aceros nitrurados, cementados y

herramientas de gran dureza.30N Diamante 30 Aplicaciones análogas al tipo anterior.45N Diamante 45 Aplicaciones análogas al tipo anterior.15T Bola de 1/16 15 Bronce, latón y aceros blandos30T Bola de 1/16 30 Bronce, latón y aceros blandos45T Bola de 1/16 45 Bronce, latón y aceros blandos15W Bola de 1/8 15 Bronce, latón y aceros blandos30W Bola de 1/8 30 Bronce, latón y aceros blandos45W Bola de 1/8 45 Bronce, latón y aceros blandos



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

Parael conode diamante :HR=100− h0.002

Para labola deacero :HR=130− h0.002

Finalmente para dar el número de dureza en este tipo de ensayo se utiliza: PHRE; donde P es la carga utilizada y E es la escala con que se midió.



MÉTODO VICKERS.- La determinación de la dureza Vickers es similar a la Brinell

ya que se obtiene del cociente de la carga aplicada por la superficie de la impronta.

Sin embargo en este caso se utiliza una carga pequeña y el penetrador es un

diamante en forma de pirámide, como se muestra en las figuras.



De esta manera el valor de dureza Vickers resulta:

HV= P

8 l22 sen( 136

2)



Dado que l2=d2/2 se puede obtener una expresión en función de la diagonal d, la cual

resulta:

HV=1.854 Pd2

Donde P: carga aplicada en N, d: diagonal media de la huella en mm



d=d1+d22



También es posible expresar el número Vickers en función de la profundidad de

penetración h de la siguiente manera:

HV= P

4h2 tan ( 1362

)√1+ tan2( 1362 )



Ya sea en la determinación de d o h se requiere una exactitud de 0,001 mm y el valor

de d resultará del promedio de ambas diagonales.

Las cargas pueden variar de 1 a 100 kg según el espesor y tipo de material. En

general las máquinas estándar proveen cargas de 1, 2.5, 5, 10, 20, 30, 50, 100 y 120

kg de las cuales las de 30 y 50 kg son las más usadas.

De esta manera para indicar las condiciones de ensayo solo es necesario indicar la

carga, así HV30 significa dureza Vickers con una carga de 30 kg.



MÉTODO SHORE.- Mediante este método la dureza se mide por la altura que

alcanza el rebote de un cuerpo al caer de una altura fija sobre la superficie del material

que se ensaya. La máquina o equipo usado para medir esta dureza es el esclerómetro

o Escleroscopio Shore; que consta de un martillo que pesa1/22 onza, el cual tiene

forma cilíndrica con punta de diamante redondeado. La altura de caída es de 10

pulgadas dividida en 140 partes, este durómetro no produce huella en el material

ensayado.



Tabla e dureza Shore para materiales comunes:

Material Durómetro EscalaCasco duro 75 D

Goma ebonita 100 ARueda dura de skateboard 98 ARuedas sólidas de tractor 50 D

Rueda blanda de skateboard 75 AParche de rueda de vehículo 70 A

Sellador de puertas 55 ABanda de goma 25 A



Sorbothane 40 OOSorbothane 0 A

Pegamento de bicicleta 15-30 OOGoma de mascar 20 OO

MÉTODO LEEB.- El método de medición LEEB se utilizó por primera vez en 1978.

Se define por la relación entre la velocidad de rebote de un cuerpo percutor con



respecto a su velocidad de percusión multiplicada por 1000. Para un grupo de

materiales específico (acero, aluminio) la dureza Leeb establece una relación directa

con sus condiciones de dureza. (HB, HV, HRC).

Por tanto los valores de dureza de Leeb se calculan siguiendo la fórmula:

HL=1000 x (VbVa

)

Donde:



HL: valores de dureza Leeb,

Vb: Tensión producida durante el rebote del cuerpo percutor,

Va: Tensión producida durante el impacto del cuerpo percutor.

Los valores de dureza de Leeb se pueden convertir en otras escalas de dureza

directamente como HV, HRC, HRB, HB y HS.



Debido a que los valores de dureza de Leeb se producen de la respuesta de los

elementos deberían ser expresados según su elemento de impacto cuando se

convierte en otras escalas de dureza, por ejemplo: El valor de dureza de Leeb 510HLD

debería ser expresado como se indica abajo cuando se convierte en la escala de

dureza de Rockwell HRC

510, 20 HRCLD



En la que: 510 Valores de dureza de Leeb, 20 valores de dureza convertidos, HRC

objeto convertido, L método de medición, D elemento de impacto D.

REALIZACION DEL



MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS

EQUIPO BRINELL:



Durómetro Brinell Avery Denison Limited Leeds LS102DE de

funcionamiento hidráulico.



Figura 1. Durómetro brinell y placa del laboratorio 4 de la FIM-UNI

Una barra de aluminio.



Figura 2. Barra de aluminio de 137.1x102.3x11.1 mm

Una carga de 500kg.



EQUIPO ROCKWELL:

Un durómetro analógico Rockwell marca Wilson

y un durómetro

digital.



Figura 3. Durómetro Rockwell analógico (izquierda) y digital (derecha) del laboratorio 4

de la FIM-UNI

Probetas lisas de 1/2 pulgada.



Figura 4. Probeta de aluminio

EQUIPO VICKERS:



Durómetro Vickers marca Leitz de fabricación alemana.



Figura 5. Durómetro Vickers del Instituto de Motores de la FIM-UNI

Una prensa para poner en paralelo la mesa de apoyo y la probeta.



Figura 6. Prensa de Instituto de Motores de la FIM-UNI

Probetas y un plastilina



EQUIPO SHORE:

Durómetro Shore

Figura 7. Durómetro Shore



DESCRIPCIÓN DEL PROCEDIMIENTOS DE LOS ENSAYOS

MÉTODO BRINELL (HB):

1. Para medir la dureza de la barra de aluminio se debe verificar primero que el

equipo se encuentre en condiciones aceptables para realizar la medición luego

se colocó la carga en el durómetro que para este caso fue de 500 kg.



2. Una vez puesta la carga, se verifica que la bola del penetrador de 10 mm de

diámetro este puesta fijamente en el durómetro.

3. Se coloca la barra de aluminio, que previamente ha sido pulida y limpiada,

sobre la mesa de medición del durómetro verificando que esta se paralela a la

superficie de la barra de aluminio a medir.

4. Una vez colocada la barra de aluminio se enciende la bomba hidráulica y por

medio de la volante acercamos el material puesto en la mesa de medición

hacia el penetrador.



5. Se verifica la posición en cero de la caratula indicadora y luego se acciona la

carga a través de la palanca.

6. Tomamos el tiempo que demora en estabilizarse la caratula indicadora para

luego levantar la palanca y apagar el equipo.

7. Por ultimo alejamos el material del penetrador a través de la volante y

observamos la huella que dejo la billa al penetrar el material de aluminio.

METODO ROCKWELL (HRB/HRC):



ANALÓGICO:

1. Para proceder a realizar el ensayo primero se debe verificar que el equipo a

utilizar se encuentre en las condiciones apropiadas. Es decir, que el equipo

permita la aplicación de la carga inicial, de la sobrecarga y a la ves

garantice el retiro de esta de forme lenta y uniforme evitando vibraciones y

choques.



2. Una vez verificada la condiciones favorables del equipo y de haber

colocado el penetrador en el durómetro procedemos a colocar la probeta en

la mesa de apoyo de forma plana y rígida de manera que se apoye

perfectamente y no sufra desplazamiento durante el ensayo. Previamente la

superficie en contacto debe estar limpia y libre de materias extrañas.

3. El penetrador debe ponerse en contacto perpendicularmente a la superficie de

la probeta. Luego de ello se aplica la carga inicial de P0 = 10 Kg que produce

una penetración inicial h0.



Una vez alcanzada esta carga se ajusta la caratula indicadora haciendo que la

aguja coincida con el de lectura.

4. Por ultimo aplicamos la sobrecarga de P1 = 90 Kg y luego de unos segundos

que toma en estabilizarse la aguja indicadora se ha logrado la penetración

máxima. Retiramos la sobrecarga y realizamos la lectura en el equipo.



Figura 8. Proceso de penetración en tres fases



DIGITAL:

1. Para realizar la medición respectiva, primero verificamos que el equipo mida

los valores correctos de dureza. Para lo cual se usa un patrón de dureza. Y

luego se comprueba que la dureza medida del patrón coincida con la dureza

especificada en ella.

2. Luego de comprobar el correcto funcionamiento se procede a medir la dureza

de la probeta que previamente ha sido pulida y limpiada de impurezas.



Figura 9.Vista del penetrador y medición

digital.

METODO VICKERS (HV):

1. Para realizar el ensayo de dureza

Vickers se verifica que el equipo esté en



condiciones que favorezcan obtener resultados no erróneos. Esencialmente el

penetrador de diamante, el cual tiene un ángulo en el vértice entre caras de

136°.

2. Luego se revisa que la superficie de la probeta este completamente limpia y

libre de impurezas. Seguidamente utilizamos la plastilina y la prensa para

poner a la probeta perpendicular al penetrador.



3. Colocamos la carga correspondiente al equipo, y por último luego de retirar la

carga procedemos a la medición de las diagonales con la ayuda del

microscopio.



Figura 10. Vista de las diagonales producidas por la punta piramidal

MÉTODO SHORE (HS):

1. Para realizar el ensayo Shore se verifica que el durómetro se encuentre en

buenas condiciones mediante un patrón.



2. El material a realizar para el ensayo no debe presentar imperfecciones y de

preferencia que sea plano, para que de ese modo se facilite la experiencia.

3. Apoyar el durómetro con el material y mantenerlo firme hasta que aparezca el

número de dureza

MÉTODO LEEB (HS):

1. Definir primero la escala y el durómetro a utilizar en el equipo, luego de aquello

poner un patrón para probar que el equipo esté en aptas condiciones.

DATOS, CALCULOS



2. Coger el instrumento martillo y colocarlo sobre el material, luego ejercer una

pequeña presión, presionarlo hasta que suene un click, finalmente retirar y

observar los resultados en la pantalla conectada al instrumento.

PARA EL ENSAYO BRINELL (HB)

Material utilizado : Aluminio



Carga utilizada (P) : 500Kg

∅ bola o penetrador (D) : 10mm

Tabla de datos obtenidos – HB (10/500/30)

∅ de la huella obtenida en la experiencia (mm)

1 2 3 4 5Promedio

(d)



2.75 2.80 2.92 2.87 2.892 2.8464

Para calcular la dureza Brinell se utiliza la siguiente fórmula:

HB= 2P

πD (D−√D2−d2)

Reemplazando valores: HB=2(500)

π∗10(10−√102−2.84642)=76.9896



Calculando el error:

%HBerror=Durezatabla−dureza Lab .

Dureza Lab .×100%

%HBerror=30−76.989676.9896

×100%=−0.6103%

PARA EL ENSAYO ROCKWELL (HR)



Tipo de prueba : Normal

Tipo y tamaño del penetrador : Bola de 1/16’’

Cargas utilizadas : 60Kg y 100Kg

Escalas: F y B

Tabla de datos obtenidos en el laboratorio

En el equipo Rockwell analógico



Material Escala Carga(Kg) 1° Medición 2° Medición 3° MediciónPromedio

(HRF y HRB)Aluminio F 60 48 47 54 49.67

Cobre F 60 92 93.5 94 93.17

Bronce F 60 90.5 90.5 93 91.33Acero

SAE 1010 B 100 85 83.5 81.8 83.43

Acero SAE 1045 B 100 95 93.4 94.3 94.23

En el equipo Rockwell digital:



Material Escala Carga(Kg)1°

Medición2°

Medición3° Medición

Promedio (HRF y HRB)

Aluminio F 60 45.8 51.4 49.67 48.96

Cobre F 60 92.3 89.8 94.4 92.17

Bronce F 60 90.5 90.6 90.1 90.4Acero SAE

1010 B 100 77.3 80.4 82.1 79.93

Acero SAE 1045 B 100 93.6 93.4 93.4 93.47



Se procede a calcular la profundidad de penetración hecha por cada material,

mediante la siguiente fórmula:

f=δ=(130−HR )×0.002(mm)

PROFUNDIDAD DE PENETRACIÓN

En el equipo Rockwell analógico



MaterialDureza promedio

(HRF Y HRB)Profundidad de penetración Resultado (mm)

Aluminio 49.67 (130-49.67)*0.002 0.16066Cobre 93.17 (130-93.17)*0.002 0.07366Bronce 91.33 (130-91.33)*0.002 0.07734Acero

SAE 1010 83.43 (130-83.43)*0.002 0.09314

Acero SAE 1045 94.23 (130-94.23)*0.002 0.07154



En el equipo Rockwell digital

MaterialDureza promedio

(HRF Y HRB)Profundidad de penetración Resultado (mm)

Aluminio 48.96 (130-48.96)*0.002 0.16208Cobre 92.17 (130-92.17)*0.002 0.07566Bronce 90.4 (130-90.4)*0.002 0.0792

Acero SAE 1010 79.93 (130-79.93)*0.002 0.10014

Acero SAE 1045 93.47 (130-93.43)*0.002 0.07306



ALUMINIO COBRE BRONCE SAE 1010 SAE 10450

0.020.040.060.08

0.10.120.140.160.18

MATERIAL vs PENETRACIÓN(ROCKWELL ANALÓGICO)

Series1

MATERIAL

PRO

FUN

DIDA

D DE

PEN

ETRA

CIÓ

N(m

m)



Gráfica 1: Comparación entre profundidad de materiales



ALUMINIO COBRE BRONCE SAE 1010 SAE 10450

0.020.040.060.08

0.10.120.140.160.18

MATERIAL vs PENETRACIÓN (ROCKWELL DIGITAL)

Series1

MATERIAL

PRO

FUN

DIDA

D DE

PEN

ETRA

CIÓ

N(m

m)



Gráfica 2: Comparación entre profundidad de materiales

Hacemos una tabla de comparaciones de la escala F para la escala B.

Material Escala Promedio (HRF) Promedio (HRB)



Aluminio F 49.67 28.864

Cobre F 93.17 66.3936

Bronce F 91.33 62.8714

Acero SAE 1010 B - 83.43

Acero SAE 1045 B - 94.23

En el Rockwell analógico.

En el Rockwell digital.



Material Escala Promedio (HRF) Promedio (HRB)

Aluminio F 48.96 28.4513

Cobre F 92.17 65.6809

Bronce F 90.4 62.2312

Acero SAE 1010 B - 79.93

Acero SAE 1045 B - 93.47



Procedemos a calcular los errores obtenidos para cada material mediante la siguiente formula:

%E=durezadigital−durezaanalógicodureza analógico

×100%

Material Promedio digitalPromedio analógico

%E

Aluminio 48.96 49.67 -1.4294

Cobre 92.17 93.17 -1.07331



Bronce 90.4 91.33 -1.0183

Acero SAE 1010 79.93 83.43 -4.195

Acero SAE 1045 93.47 94.23 -0.8065



PARA EL ENSAYO VICKERS (HV)

Pesa utilizada : 0.2Kg

Para calcular la dureza con el método Vickers se utiliza la siguiente fórmula:

HV=1.854 Pd2



En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos y la dureza Vickers

correspondiente a cada material.

MATERIAL d (mm) Peso (Kg.) Dureza (HV)ALUMINIO 0.073 0.2 69.597

COBRE 0.055 0.2 122.605

BRONCE 0.0502 0.2 147.1723

ACERO SAE 1010 0.05 0.2 148.352

ACERO SAE 1045 0.041 0.2 220.6306



ALUMINIO COBRE BRONCE ACERO SAE 1010

ACERO SAE 1045

0

50

100

150

200

250

MATERIAL vs DUREZA VICKERS

Series1

DURE

ZA H

V



Grafica 3: Barras de dureza Vickers de cada material



PARA EL ENSAYO SHORE (HS)

Materiales utilizados : Caucho(polímero deformables) y casco de

plástico(polímero no deformable)

Tipos : A y D

Los datos obtenidos en el laboratorio se dan a mostrar en la siguiente tabla:

Tipo A (caucho) Tipo D (casco)



87.5 6390 6789 65

66.563

Promedio Tipo A: HS= 88.833

Promedio Tipo D: HS= 64.9



PARA EL ENSAYO LEEB (HL)

Material utilizado: Acero aleado

Grupo Resultados

1 785

2 774



3 774

4 791

5 790

Promedio para la dureza del acero aleado con el durómetro Leeb:

HL= 782.8



Se deben calibrar las maquina al inicio y al final de una serie de ensayos en

una misma escala.

OBSERVACIONES



El valor obtenido durante el ensayo de dureza Brinell varía con la carga

aplicada, y esta puede variar en un intervalo que está influenciado por la

dureza del material y por el acabado superficial.

En el ensayo de dureza Rockwell verificar que este aplicada correctamente la

carga inicial de 3 o 10 Kg. Después de aplicar la carga inicial se debe coincidir

la aguja con el cero del indicador de dureza, tratando de que la aguja este

vertical y apuntando hacia arriba.



La profundidad hallada en el ensayo Rockwell, indica menos dureza para el

material.

Todos los durómetros deben marcar inicio o cero antes de realizar una

experiencia.

Se observa que los errores obtenidos son menos del 5%, lo que hace notar que

las experiencias fueron realizadas correctamente y con los cuidados

respectivos.



La dureza Vickers y la dureza Brinell deben arrojar valores similares para el

aluminio, pero se observa que tienen una pequeña desviación, lo que

demuestra la incertidumbre en los resultados.



Informarse previamente sobre la realización de los ensayos de dureza antes de

iniciar dicha práctica, asegurándote de este modo saber lo teórico antes de la

experiencia.

RECOMENDACIONES



Se debe evitar realizar las penetraciones muy pegadas, deben de estar

distanciadas correctamente para evitar cálculos erróneos.

Siempre asegurarse que el penetrador este de forma perpendicular con la

superficie de la probeta.

Al observar por el microscopio durante el ensayo de dureza Vickers se debe

verificar cuidadosamente que la diagonal con la línea sean paralelas.

Siempre utilizar un patrón para los durómetros, de este modo se verifica que

esté funcionando correctamente.



Asegurarnos adecuadamente que los materiales estén en perfectas

condiciones, es decir limpios de impurezas, correctamente pulidos, lijados con

el fin de que la superficie sea plana, lo que mejora los resultados en la

experiencia.

Las mediciones se deben hacer varias veces de este modo se trabaja con el

promedio y se logra reducir la incertidumbre en el experimento.

Esperar el tiempo correcto durante el funcionamiento de los durómetros, para

que los datos que se obtengan de estos sean más exactos.



CONCLUSIONES



Para usos en la ingeniería el material más conveniente vendría a ser el

aluminio, debido a que es liviano y presenta una dureza regular.

Se concluye en todas las experiencias que los materiales más duros son los

que tiene en su composición más carbono o mayor porcentaje de estos, en

este caso lo aceros SAE 1010 y acero SAE 1045 son los más duros entre

todos los materiales.



Si se combinan materiales pueden mejorar sus propiedades mecánicas, por

ejemplo la combinación del aluminio con el cobre es conocida como

duraluminio.

El ensayo Brinell, el más antiguo de todos; no puede ser utilizado para todos

los materiales debido a que tiene restricciones, por lo que se utilizan otros

ensayos de dureza como Rockwell, Vickers, Leeb, etc.



El ensayo Leeb es el más rápido de todos debido a que convierte todo tipo de

dureza a sus equivalencias con otras durezas y lo más importante aún, en

diferentes escalas.



BIBLIOGRAFÍA



William F. Smith. “Fundamentos de ciencia e ingeniería de materiales”, Editorial

McGrawHill, 1998.

Donald Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Editorial Thomson

Editores, 3era edición, 1998.

William Callister, “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”,

Editorial Reverté S.A

PAGINAS DE INTERNET



Guía de laboratorio:

http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/mecanica-ingenieria/ciencia-de-los-

materiales/2012/ii/guia-3.pdf

Ensayos de dureza:

http://es.scribd.com/document_downloads/direct/71088955?

extension=pdf&ft=1349018130&lt=1349021740&uahk=gYXDm7T9tfPVgePc4R

n2HYv+6cw

http://es.scribd.com/document_downloads/direct/71088955?extension=pdf&ft=1349018130%3C=1349021740&uahk=gYXDm7T9tfPVgePc4Rn2HYv+6cw



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http://www.udb.edu.sv/udb/archivo/guia/mecanica-ingenieria/ciencia-de-los-materiales/2012/ii/guia-3.pdf



Apuntes de dureza: http://es.scribd.com/document_downloads/direct/71054323?

extension=pdf&ft=1349020071&lt=1349023681&uahk=NFYP4dp9bMmf67DU8dcNmpz

zzvQ

http://es.scribd.com/document_downloads/direct/71054323?extension=pdf&ft=1349020071%3C=1349023681&uahk=NFYP4dp9bMmf67DU8dcNmpzzzvQ





Anexo 1: Tabla de comparaciones entre durezas

ANEXOS



Anexo 2: Gráfica de valores para convertir durezas



Anexo 3:

MEDICIÓN DE DUREZA EN SOLDADURAS

Las partes soldadas suelen requerir la medición de dureza en la zona afecta por el

calor (HAZ heat afeccted zone) para decidir si es necesario un tratamiento térmico

posterior o no. Por ejemplo, si la dureza de la zona afectada térmicamente (HAZ) es



muy alta, esto se debe a que se ha formado una cantidad excesiva de martensita y

pueden aparecer grietas. La zona HAZ puede ser muy delgada (menos de 3mm de

ancho) y por lo tanto para obtener una idea confiable del estado de dicha zona la

medición de dureza requiere identaciones pequeñas. Solo con cargas de 5 a 10 kg se

pueden obtener valores de dureza Vickers cuya identación no escapa de la zona

afectada. Con métodos como el Brinell, los métodos por rebote, o el método de Poldi,

la identación suele abarcar más allá de la zona afectada.



En la tabla siguiente, se indica la aplicabilidad de los métodos: por rebote, UCI (Ultra

Sonic Contac Impedance) y TIV (Through-Identer-Viewing), en diferentes casos,

considerando los criterios y consideraciones enunciadas. Aplicabilidad de los métodos

por rebote UCI y TIV en diferentes casos.

Aplicación Método UCI, Método por Rebote, Método TIV

Aplicación Método UCI Método por rebote Método TIV



Parte sólidas + ++ ++

Fund., piezas forj. y de grano

grueso- ++ O

Aleaciones de acero y

aluminioO ++ O

Soldaduras-HAZ ++ - ++

Tubo (espesor >20µ) ++ ++ ++



Tubo (espesor <20µ) ++ - ++

Planchas metálicas, bobinas

de chapaO - ++

Superficies no homogéneas - + -

Espesores o recubrimientos

delgados++ - +

++ especialmente apropiado/ + apropiado/ O apropiado según las condiciones/ - no recomendado

Informe 1-Ensayo de Dureza

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