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SINEC- ICS: 77.040.10

SECRETARÍA DE ECONOMÍA

DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS

PROYECTO DE NORMA MEXICANA

PROY-NMX-W-014-SCFI-2017

ALUMINIO Y SUS ALEACIONES – DIVERSOS -

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA BRINELL

ALUMINUM AND ITS ALLOYS – VARIOUS -

DETERMINATION OF BRINELL HARDNESS

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Prefacio

Con el objetivo de proveer las herramientas normativas correspondientes a las

diferentes y muy diversas ramas de la industria del aluminio en México, el

Comité Técnico de Normalización Nacional del Aluminio y sus Aleaciones

(CTNNAA) ha preparado y revisado el presente Proyecto de Norma Mexicana,

con la participación de las siguientes empresas e instituciones:

ALMEXA ALUMINIO S.A. DE C.V.

ALUMINICASTE FUNDICIÓN DE MÉXICO S.A. DE C.V.

ANODIZADOS ESPECIALIZADOS S.A DE C.V.

CINVESTAV - IPN UNIDAD QUERÉTARO

CIITEC IPN

CUPRUM S.A. DE C.V.

ELECTROACABADOS DE MÉXICO S.A. DE C.V.

GRUPO VASCONIA S.A.B.

INSTITUTO DEL ALUMINIO A. C.

MARUBENI MÉXICO S.A. DE C.V.

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

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El presente Proyecto de Norma Mexicana ha sido redactado y estructurado según lo especificado en las normas NMX-Z-013-SCFI-2015 y NMX-Z-021/1-SCFI-

2015.

Este proyecto cancela y sustituye la norma NMX-W-014-SCFI-2013, misma que

se ha vuelto obsoleta debido a los desarrollos técnicos internacionales.

Se hace notar la posibilidad de que algunos de los elementos de este documento

estén sujetos a derechos de patente. Tanto el Comité Técnico como las empresas

participantes en el desarrollo de esta norma y la Dirección General de Normas

no se hacen responsables por la identificación, o no, de estos derechos de

patente. Se invita a los receptores de esta norma a enviar, junto con sus

observaciones, una notificación sobre cualquier derecho de patente

correspondiente del que tengan conocimiento y a proporcionar los documentos de soporte.

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Índice del contenido 1 Objetivo y campo de aplicación ...............................................................................................1

1.1 Objetivo ..............................................................................................................................1

1.2 Campo de aplicación ..........................................................................................................1

2 Referencias Normativas ...........................................................................................................1

3 Términos y definiciones ...........................................................................................................2

4 Símbolos y términos abreviados ..............................................................................................2

5 Expresión de la dureza Brinell ..................................................................................................4

5.1 Número de dureza Brinell...................................................................................................4

5.2 Ejemplo ..............................................................................................................................4

6 Aparatos y equipo ....................................................................................................................4

6.1 Máquina de prueba ............................................................................................................4

6.2 Dispositivo de medición de la huella ..................................................................................5

6.3 Penetrador .........................................................................................................................5

6.4 Espécimen de prueba .........................................................................................................6

6.5 Dureza Brinell en el aluminio y sus aleaciones ...................................................................6

7 Requisitos de la prueba ............................................................................................................6

8 Informe de la prueba ...............................................................................................................7

9 Concordancia con Normas Internacionales ..............................................................................8

10 Vigencia ....................................................................................................................................8

Apéndice A (Normativo) Consideraciones adicionales .......................................................................9

Apéndice B (Normativo) Revisión periódica de la máquina de prueba ............................................10

11 Bibliografía .............................................................................................................................11

Tablas:

Tabla 1 - Símbolos y su significado…………………………………………………………………………………………….3

Tabla 2 - Especificaciones del penetrador………………………………………………………………………………….5

Figuras:

Figura 1 - Penetrador actuando sobre un material metálico ………………….………………………………….3

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PROYECTO DE NORMA MEXICANA


ALUMINIO Y SUS ALEACIONES – DIVERSOS -

DETERMINACIÓN DE LA DUREZA BRINELL

ALUMINUM AND ITS ALLOYS – VARIOUS - DETERMINATION OF

BRINELL HARDNESS

1 Objetivo y campo de aplicación

1.1 Objetivo

Este Proyecto de Norma Mexicana establece el método Brinell para medir la

dureza a la penetración en muestras de aluminio y sus aleaciones.

1.2 Campo de aplicación

Este Proyecto de Norma es aplicable a muestras planas con un espesor mínimo

de 4 mm, o piezas curvas con radio de curvatura mayor a 25 mm; siendo este

un ensayo confiable para caracterizar y evaluar las propiedades de estos

materiales.

2 Referencias Normativas

Los siguientes documentos referidos son indispensables para la aplicación de

esta Norma:

2.1 ISO 6506-1:2014 Metallic materials - Brinell hardness test - Part 1: Test

method; publicada en octubre de 2014.

2.2 ISO 6506-2:2014 Metallic Materials – Brinell Hardness Test – Part 2: Verification and Calibration of Testing Machines; publicada en octubre de 2014.

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3 Términos y definiciones

Para los propósitos de esta Norma Mexicana aplican los términos y definiciones

siguientes:

3.1

dureza Brinell

Es una medida de la oposición que presenta la superficie de un metal a la acción

de un penetrador esférico, generalmente de acero duro o carburo de tungsteno,

midiéndose después el diámetro de la huella resultante al suprimir la acción de

la carga.

3.2 número de dureza Brinell

Número denotado por las iniciales mayúsculas HB, y que es proporcional al

cociente obtenido de dividir una carga de prueba entre el área superficial curvada

de la identación o huella, la cual se considera un casquete esférico para fines de

cálculo, y el diámetro del penetrador (ver Tabla 1).

4 Símbolos y términos abreviados

En la Figura 1 (ver Figura 1) y en la Tabla 1 (ver Tabla 1) se incluyen los símbolos

usuales, su significado, las expresiones matemáticas relacionadas, y sus

magnitudes en el sistema internacional de unidades. Nota 1 - Se recomienda poner especial atención en el Factor de conversion kgf a N,

debido al uso indistinto de cualquiera de las dos unidades para describir las

especificaciones de los equipos o los valores de dureza que se muestran en tablas de

diversas referencias. Nota 2 - Se observa que los valores expresados en N son 9,806 veces mayores que

aquellos expresados en kgf, siendo común el redondeo a un factor de 10 en las

expresiones de algunos valores, aunque esto no se recomienda al utilizar dichos valores

en las ecuaciones o en el informe de los ensayos.

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Figura 1 - Penetrador actuando sobre un material metálico

Tabla 1 - Símbolos y su significado

SÍMBOLO SIGNIFICADO UNIDADES

D Diámetro del penetrador mm

F Carga de prueba N

d

Diámetro promedio de la huella

𝑑 =𝑑1 + 𝑑2

2

mm

d1, d2 Medidas del diámetro de la huella tomadas a 90° una de la otra.

mm

h

Profundidad de la huella

ℎ =𝐷

2[1 − √1 −

𝑑2

𝐷2]

Factor de

conversion kgf a N 0,102 =

1 𝑘𝑔𝑓

9,806 65 𝑁

HB

Número de dureza Brinell:

𝐻𝐵 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑖ó𝑛 × 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑝𝑟𝑢𝑒𝑏𝑎

Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎

𝐻𝐵 = 0,102 ×2 𝐹

𝜋 𝐷2 [1 − √1 −𝑑2

𝐷2]

Índice fuerza-díametro 0,102xF/D2 N/mm2

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5 Expresión de la dureza Brinell

5.1 Número de dureza Brinell

El número de dureza Brinell se expresa seguido por las letras HB, o HBW si se

utiliza un penetrador de carburo de tungsteno en lugar de acero endurecido, y

por otros tres números que especifican las condiciones de la prueba en el orden

siguiente:

a) diámetro del penetrador (D) en mm;

b) carga de prueba (F) en kgf; y

c) duración de la carga en s.

5.2 Ejemplo

150 HB 5/ 30 / 20.- Indica que se obtuvo una dureza Brinell de 150, con un penetrador de acero de 5 mm de diámetro, carga de prueba de 30 kgf (30 kgf

= 294,2 N), aplicada durante 20 s (si este valor no aparece se entiende que la

medición se realiza en el intervalo especificado de 10 s a 15 s).

6 Aparatos y equipo

6.1 Máquina de prueba

6.1.1 La máquina de prueba es el dispositivo que permite forzar entre sí el

espécimen y el penetrador con una carga controlada y predeterminada dentro

de un rango de 9,807 kN a 29,42 kN (ver ISO 6506-2:2014).

6.1.2 Las cargas de prueba, F, a usar en piezas de aluminio o sus aleaciones,

deben ser las siguientes:

a) F = 2,5 D2: para materiales con dureza Brinell estimada igual o menor

que 35 HB.

b) F = 5 D2: para materiales con dureza Brinell estimada comprendida

entre 35 HB y 80 HB.

c) F = 10 D2: para materiales con dureza Brinell estimada mayor que 80 HB.

Nota - En estas relaciones los diámetros se dan en mm y las cargas se dan en kgf. Si

se desea saber su equivalencia a N se recomienda aplicar el Factor de conversión

mostrado en la Tabla 1.

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6.1.3 La tolerancia en la carga debe ser en todo caso ± 1 %.

6.1.4 El ángulo entre la línea de carga y la normal al espécimen debe ser menor que dos grados sexagesimales.

6.2 Dispositivo de medición de la huella

Para medir el diámetro de la huella debe usarse un microscopio u otro dispositivo

óptico provisto de escala micrométrica que permita medir el diámetro, d, de la huella con una precisión de ± 0,5 % (ver también la norma ISO 6506-2:2014).

El instrumento debe tener una fuente de iluminación adecuada y constante para

todas las mediciones efectuadas.

6.3 Penetrador

6.3.1 El diámetro del penetrador no debe ser menor de 1 mm. Los diámetros

usuales así como sus tolerancias se indican en la Tabla 2 (ver Tabla 2).

Tabla 2 - Especificaciones del penetrador

Diametro del

penetrador

(mm)

Tolerancias

en el

diámetro

(mm)

Valor máximo de la diagonal

media hecha con un

penetrador Vickers a 10 kgf

(mm)

10 ±0,0045 0,146

5 ±0,0040 0,145

2,5 ±0,0035 0,143

2 ±0,0035 0,142

1 ±0,0035 0,139

Nota.- Esta tabla es exclusiva para Aluminio.

6.3.2 El penetrador debe ser de acero endurecido, con una dureza 850 HV 100

(98,07 kgf teniendo en cuenta la corrección por curvatura de su superficie). Debe

estar pulido y libre de defectos superficiales u óxido, y sobre todo librede

lubricantes. Si después de la prueba el penetrador muestra deformaciones o defectos superficiales, los resultados son nulos y el penetrador debe ser

desechado y remplazado.

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6.4 Espécimen de prueba

6.4.1 La prueba debe realizarse sobre una superficie libre de polvo, grasa, oxido, defectos superficiales, y sobre todo libre de lubricantes; de forma plana y lisa

para que pueda medirse el diámetro de la huella.

6.4.2 El espesor del espécimen debe ser igual o mayor a ocho veces la

profundidad de la huella, h, (ver Tabla 1). No debe quedar deformación visible

en el lado del espécimen directamente opuesto a la huella después de realizada la prueba.

6.4.3 Para penetradores de diámetro menor a 5 mm se recomienda pulir la

superficie de la muestra antes de realizar el ensayo utilizando papel abrasivo

para metales con grano malla 600.

6.5 Dureza Brinell en el aluminio y sus aleaciones

6.5.1 El número de dureza Brinell, HB, en aluminio y aleaciones de aluminio

puede variar dependiendo de la composición y los tratamientos térmicos o

mecánicos de las piezas sobre las que se realizan las mediciones; sin embargo,

para la mayoría de las aleaciones comerciales este valor se encuentra en un

intervalo de entre 25 y 200.

6.5.2 Para ensayos sobre muestras de aluminio cuya dureza se va a medir por

primera vez se recomienda establecer las condiciones de prueba para un

estimado de HB = 80 (ver 6.1.2 inciso b).

7 Requisitos de la prueba

7.1 La prueba debe ser realizada a la temperatura ambiente dentro de los límites

de 10 °C y 35 °C, la temperatura ideal para manejar bajo condiciones

controladas, es de 23 °C ± 5 °C.

7.2 Es importante que durante el desarrollo de la prueba, la máquina esté protegida contra golpes y vibraciones y el espécimen contra desplazamientos

laterales.

7.3 Las superficies de contacto entre el espécimen y el penetrador deben estar

libres de toda materia extraña (suciedad, aceite, etc.).

7.4 Cuando el espesor del espécimen lo permita, debe preferirse un penetrador

con D = 10 mm (ver 6.4.2).

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7.5 La carga debe aplicarse sobre el penetrador en forma gradual, evitando

choques y sobrecargas por efectos inerciales. En máquinas manuales la carga máxima debe alcanzarse en un lapso de 10 s a 15 s con la máxima

reproducibilidad posible en cada prueba.

7.6 La carga de prueba, F, debe mantenerse durante 10 s a 15 s.

7.7 La distancia desde el centro de la huella al borde del espécimen debe ser por lo menos tres veces el diámetro de la misma (3d). La distancia entre centros

de dos huellas adyacentes debe ser por lo menos cuatro veces el diámetro de

las mismas (4d).

7.8 Debe evitarse cualquier condición que conduzca a resultados falsos por

ejemplo: el "rizado" del borde, o cualquier otra distorsión del espécimen.

7.9 El diámetro de cada huella debe ser medido en dos direcciones

perpendiculares entre sí. Se debe usar el promedio de ambas mediciones para

determinar el número de dureza Brinell, HB, según las expresiones matemáticas

de la Tabla 1 (ver Tabla 1).

7.10 Se recomienda verificar que el diámetro de la huella, d, quede comprendido entre 0,24 D y 0,6 D. De no ser así se recomienda repetir el ensayo para verificar

el valor.

7.11 Es posible determinar la dureza Brinell de un espécimen curvado, siempre

que el radio de curvatura sea mayor que 25 mm (para un penetrador con D =

10 mm). En tal caso, se debe considerar como diámetro de la huella el promedio de los dos diámetros principales.

8 Informe de la prueba

El informe de la prueba debe contener al menos la siguiente información:

a) referencia a este Proyecto de Norma Mexicana;

b) todos los detalles necesarios para la identificación completa de la pieza

de prueba;

c) la fecha de la prueba;

d) las condiciones de la prueba;

e) la temperatura de la prueba si esta no está dentro de lo especificado

(10 °C to 35 °C);

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f) la relación entre el diámetro medio de la huella y el diámetro del

penetrador si este sale de los límites de 0,24 a 0,60;

g) el resultado obtenido declarado de acuerdo con el punto 5.1;

h) cuando sea necesario realizar la conversión a otras escalas de dureza

se debe especificar la base y el método de conversión;

Nota - No existe un procedimiento general y preciso para la conversión a otras escalas

de dureza o a valor de resistencia a la tracción.

h) requisitos adicionales a este Proyecto de Norma acordados entre las

partes interesadas; y

i) detalles de cualquier situación que pudiera haber afectado los

resultados.

9 Concordancia con Normas Internacionales

Este Proyecto de Norma no coincide (NEQ) con la Norma Internacional ISO 6506-

1:2014 Metallic materials - Brinell hardness Test - Part 1: Test Method, publicada

en octubre de 2014; debido a que no es posible concordar con el concepto

internacional dado que la descripción del procedimiento y los valores de referencia dados en el presente documento se relacionan únicamente al

aluminio, mientras que en la ISO 6506-1:2014 se describen de manera general

y para diferentes tipos de materiales (duros y blandos, ferrosos y no ferrosos).

10 Vigencia

El presente Proyecto de Norma Mexicana, entrará en vigor a los 60 días naturales

siguientes al día de su publicación en el Diario Oficial de la Federación.

Ciudad de México., a

Director General de Normas y Secretariado Técnico de la Comisión Nacional de

Normalización

Alberto Ulises Esteban Marina

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Apéndice A

(Normativo)

Consideraciones adicionales

A.1 Adicional a lo especificado en 6.2, con el propósito de mejorar el contraste

de la huella y favorecer la medición del diámetro, está permitido usar un

pigmento sobre la muestra o sobre la marca final (por ejemplo azul de Prusia);

siempre que este no permanezca como una película líquida durante la prueba.

A.2 Debe tenerse en cuenta que la dureza Brinell de casi todos los materiales

está afectada por la magnitud de la carga de prueba, así como por el diámetro

y las propiedades elásticas del penetrador (ver 6.1.2).

A.3 El resultado de la prueba de dureza Brinell debe darse en la forma especificada en 4.1, evitando en lo posible conversiones a otras escalas de

dureza.

A.4 En los documentos listados en el apartado de Bibliografía (ver Capítulo 10)

de este Proyecto de Norma se encuentran tablas para cálculo directo de HB a

partir de d, para D= 10 mm y F = 500 kgf (4,903 kN), así como equivalencias

con otras escalas de dureza.

A.5 Para todo lo referente a selección de penetradores y calibración de las

máquinas de prueba se deben consultar las Normas Internacionales y

documentos adicionales descritos en el apartado de Bibliografía de este Proyecto

de Norma.

A.6 En algunas fuentes puede encontrarse que el número de dureza Brinell está

antecedido por otros tres números, especificando las condiciones de la prueba

bajo el siguiente orden:

a) Diámetro del penetrador en mm

b) Carga de prueba en kgf

c) Duración de la carga en s

A.6.1 Un ejemplo es: HB 10/500/15 = 23, indicando que se obtuvo una dureza

Brinell de 23 en una prueba con un penetrador de 10 mm de diámetro y una

carga de 500 Kgf (4,903 kN), aplicada durante 15 segundos.

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Apéndice B

(Normativo)

Revisión periódica de la máquina de prueba

B.1 Debe llevarse a cabo una verificación de la máquina cada día que se emplea

para hacer determinaciones, en cada escala a ser utilizada y aproximada a la

dureza del material a ser probado.

B.2 La prueba requiere al menos una penetración hecha sobre un bloque de

referencia de dureza conocida, calibrado como se indica en la norma ISO 6506-

3. Si la diferencia entre la dureza medida y el valor certificado para el bloque de

referencia está dentro del error permisible dado en las Tablas 2 y 3 de la ISO

6506-2:2004, la máquina puede considerarse adecuada. Si no, se debe verificar

que tanto el penetrador, el portamuestra, y el medidor se encuentren en buenas condiciones y repetirse la prueba. Si la máquina continúa con fallas en las

mediciones diarias, debe realizarse una verificación indirecta, como la

especificada en el Capítulo 5 de la norma ISO 6506-2:2004.

Nota - Es una buena práctica metrológica mantener un registro de los resultados de

estas pruebas por un determinado periodo de tiempo y emplearlos para evaluar la reproducibilidad y monitorear las desviaciones de la máquina.

B.3 Para más información sobre como evaluar la incertidumbre de los valores

de dureza obtenidos por el método descrito en este Proyecto de Norma Mexicana

se debe consultar el Apéndice C de la norma ISO 6506-1:2014.

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11 Bibliografía

NMX-Z-021/1-SCFI-2015 Adopción de normas internacionales; publicada en el Diario Oficial de la Federación el 11 de enero de 2016.

NMX-Z-013-SCFI-2015 Guía para la estructuración y redacción de normas;

publicada en el Diario Oficial de la Federación el 18 de noviembre de 2015.

Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida; publicada en el Diario Oficial de la Federación el 27 de

noviembre de 2002.

ISO 6506-3:2014 Metallic Materials – Brinell Hardness Test - Part 3:

Calibration of Reference Blocks; publicada en octubre de 2014.

ISO 6506-4:2014 Metallic materials - Brinell hardness test - Part 4: Table of hardness values; publicada en octubre de 2014.

ASTM E10-10, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic

Materials, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010.

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