DUREZA DE LOS MATERIALES.

DUREZA DE LOS MATERIALES.

Dureza es una propiedad mecánica que poseen los materiales y consiste en la resistencia que presentan estos a ser rayados o penetrados por otros.

Y los valores que se dan de ella refieren únicamente al método particular que se ha empleado en su determinación.

Esta propiedad no constituye una característica fundamental de los materiales, sino que está íntimamente relacionada con las propiedades elásticas y plásticas.

Todo ello es causa de que los valores obtenidos mediante un método particular, sean valores relativos, los cuales únicamente permite comparar un material con otros, o la influencia de los tratamientos sobre un material.

Por lo general, tanto la realización práctica de la medición de la dureza como la preparación de la probeta no encierra ninguna dificultad, y los resultados obtenidos pueden servir para proporcionarnos una idea aproximada o comparativa de otras propiedades o características mecánicas.

La medición de la dureza constituye uno de los medios (ensayos) más utilizados, por su rapidez sencillez y economía para la inspección y control de un determinado material o proceso de fabricación, no obstante, hay que tener en cuenta que, por lo general, los tratamientos térmicos y los trabajos en caliente modifican la dureza de los materiales, por lo que, para poder juzgar los resultados de un determinado proceso es preciso establecer a grandes rasgos los valores que en dicho proceso debe alcanzar la dureza.

Existen varios métodos para medir la dureza, que pueden clasificarse según el tipo de dureza que se emplee.

Los ensayos de dureza tienen un gran campo de aplicación aunque como ensayos comerciales son quizás más comúnmente aplicados a los metales que a cualquier otra clase de material.

Existen tres criterios basados en diferentes efectos para su determinación.

Rayado

Esmerilado

Burdo Corte

Limado

Acústico

DUREZA Rebote Escleroscopio de shore

(Dureza elástica)

Brinell

Rockwell

Penetración Vickers

Unwin

Monotron

1.- Burdo.

Es la resistencia que opone un cuerpo a ser rayado o raspado por otro. Estos ensayos son efectuados en base a una escala arbitraria debido a que no tiene un material de dureza invariable que nos sirva de referencia o comparación, como sucede en las escalas de longitud, temperatura, presión, etc., las cuales tienen patrones bien definidos que nos sirven como base.

Método rayado.

Este ensayo es el más antiguo que se conoce y fue establecido por Mohs (1822), debido a lo cual lleva su nombre. Consiste en rayar o intentar rayar un cuerpo tomando como base de comparación una escala de minerales, los cuales están numerados del 1 al 10 yendo del más “suave” hasta él mas “duro” como se muestra en la siguiente tabla:

1. Talco lamina

2. Yeso cristalizado

3. Calcita

4. Fluorita

5. Apatita

6. Feldespato

7. Cuarzo

8. Topacio

9. Corindón (zafiro)

10. Diamante

Por ejemplo, si nosotros tenemos un material que no es rayado, ni raya al cuarzo, se dice entonces que tiene 7 de dureza; pero si el material es rayado por el topacio y este a su vez raya al cuarzo se dice entonces que tiñe una dureza de 7.5 en la escala mineralógica de Mohs.

Este método no es de gran precisión, por lo que su empleo es restringido, en la industria se emplea más frecuentemente el método de dureza por penetración.

Método de esmerilado.

Ensayo de la chispa es un método para la determinación de la dureza en materiales ferrosos (aceros y fundiciones).

Este método consiste en tomar una muestra del material del cual queremos conocer la dureza, y al pasarlo por la piedra del esmeril la chispa que producirá nos indicara dicha dureza, esta chispa puede ser de diferente coloración, diferente intensidad y diferente forma en función de la dureza del material. Este método burdo para la obtención de la dureza de un material se basa en la observación y experiencia, por lo tanto conviene disponer de piezas de prueba de muestras conocidas para practicar con las mismas o para que se comparen con ellas otras piezas que se están inspeccionando.

Método de corte.

Si sometemos un material cualesquiera a un esfuerzo de corte, este opondrá una resistencia más o menos grande, y ello dependerá directamente de la dureza de dicho material, en otras palabras un material pondrá mayor resistencia al corte entre mayor sea su dureza.

Método de la lima.

Cuando se requiere de una determinación rápida y aproximada de la dureza de un hierro o un acero, es común recurrir a un ensayo de dureza superficial con lima bajo el criterio de ensayos por rayado.

Este ensayo estriba en la aplicación de criterio del operador y únicamente se recurrirá a él cuando lo especifiquen los dibujos de ingeniería y no como método normal para prueba de dureza.

Consiste principalmente en el corte o desgarramiento del metal de la superficie de la pieza.

Limas normalizadas con durezas Rockwell y varían de acuerdo con la siguiente tabla:

Rockwell C 65-68 denominada Núm. 65

Rockwell C 61-63 denominada Núm. 62

Rockwell C 57-59 denominada Núm. 58

Rockwell C 54-56 denominada Núm. 55

Rockwell C 49-52 denominada Núm. 50

Estas limas tendrán las siguientes características: un cuerpo de 6 a 8 pulgadas, No 1 Suiza doble rayado, 66 rayas por pulgada. Este ensayo esta normalizado de acuerdo con pruebas de dureza superficial con limas SAE J 864.

La dureza aproximadamente dependerá de la facilidad con que la lima retire material.

El termino Dureza de Lima, significa que la dureza de la superficie de las piezas es tal que las limas de dureza inferior no podrán cortar material de la superficie que está siendo probada.

Método Acústico (sonido).

Por medio de este método se puede comprobar cual material es más duro que otro en función del sonido. Entre más elevado o más agudo es el sonido del material al golpearlo con otro, mayor será la dureza de dicho material.

2.- Rebote.

Este criterio está basado en medir la altura del rebote que proporciona un pequeño martillo puntiagudo, el cual se dejara caer por un tubo sobre la superficie del material a ensayar.

Ensayo por rebote.

Método del escleroscopio de shore.

El escleroscopio, nos sirve para determinar la dureza en los materiales de forma escleroscopica; el instrumento consta de un martillo normalizado que se deja caer desde una altura determinada sobre la probeta a ensayar; cuando este incide en ella, antes de robar, produce una huella diminuta, entonces una parte de la energía es absorbida y la energía disponible es empleada en el rebote, que es el que generalmente nos da la medida de la dureza.

3.- Penetración.

Este criterio se basa en la medición de los efectos que produce un penetrador al incidir sobre la superficie de un material bajo una carga determinada.

Ensayos por penetración.

Método Brinell.

Este método fue creado por el ingeniero sueco JUAN AUGUSTO BRINELL en el año 1900, consiste fundamentalmente en medir el área de la superficie esférica de la huella dejada en el material por un penetrador de forma esférica de acero endurecido de un diámetro determinado, aplicado bajo una cierta carga y durante un tiempo determinado.

Método Rockwell.

Este método fue creado en 1924, y junto con el Brinell hoy en día son los más usados en la industria; como en el método anterior, se usa un penetrador, pero este es de diamante con forma cónica, aunque también se usan penetradores de bola de acero.

Método Vickers.

Este método se basa en un principio análogo al del método Brinell, nada más que en este caso se utilizan penetradores de diamante en forma de pirámide de base cuadrada y con un ángulo en el vértice de 136°.

Método Unwin.

Este método no es de uso común en la industria mexicana, sin embargo, lo mencionamos como mero dato informativo. Es muy similar al método Rockwell ya que se basa también en medir la penetración de una herramienta sobre el material a ensayar, pero en este caso no se obtiene la dureza por lectura directa.

El aparato utilizado consiste básicamente en un cilindro que se desliza dentro de una caja guía, transmitiendo la presión a una herramienta de acero templado y esmerilado en forma de pirámide rectangular, de unos 10 mm de ancho por 63 mm de largo, la cual se clava diagonalmente en la pieza que se va a ensayar.

El cilindro tiene una escala graduada y conforma va penetrando la herramienta, se puede observar dicha penetración

...