La Dureza

La dureza

La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones permanentes, entre otras. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es mucho más difícil de rayar.

En el uso industrial:

En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza.

El interés de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido.

Hasta la aparición de la primera máquina Brinell para la determinación de la dureza, ésta se medía de forma cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material más duro que se empleaba en los talleres.

Las escalas de uso industrial actuales son las siguientes:

Dureza Lenovo

Emplea un lenovo SL510. Se utiliza para probar la dureza del diamante al romper este cuando es golpeado por semejante portatíl.

Dureza Brinell:

Es un ensayo mecánico propuesto por el sueco J.A. Brinell en 1900. Es el ensayo de dureza más ordinario. Consiste en una prensa hidráulica de operación manual diseñada para imprimir un indentador sobre la superficie de la probeta analizada; la presión se mide por un manómetro y se aplica por medio de una bomba de aceite, la pieza de ensayo se coloca en soporte que puede subir o bajar mediante un tornillo.

Se fuerza un indentador de balín de acero templado o de carburo de tungsteno de un diámetro adecuado a la dureza del material contra la probeta, con una fuerza adecuada igualmente a la dureza del material. El tiempo de aplicación de la fuerza varia entre 10-30 seg. Dependiendo de la aleación examinada; después se quita la carga y se mide el diámetro de la impresión en la probeta con un microscopio o lente especial con un rastreador láser para lectura automática.

El valor así obtenido, aplicado a la formula Brinell o con el uso del grado de dureza. El número de dureza Brinell se define como la fuerza aplicada dividida por la superficie de contacto entre el indentador y la probeta después de haberse retirado el indentador.

Para hallar el grado de dureza brinell, se emplea la siguiente formula:

HB = F / ACE

En donde:

HB : Grado de dureza Brinell

F : Fuerza aplicada al material en el ensayo

ACE : Área del casquete esférico

ACE = (/2) D (D-(D2 - d2)½)

En donde:

- D : Diámetro de la bola de acero

- d : Diámetro de la huella

Por lo que la fórmula completa para la dureza Brinell queda:

HB = F / [(/2) D (D-(D2 - d2)½)]

Huella dejada en el material de prueba en un ensayo Brinell Tipos de puntas normalizadas para ensayos Brinell

Dureza Knoop:

Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la profundidad de señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de diamante al que se le ejerce una fuerza estándar.

Dureza Rockwell

Se aplica a materiales más duros que la escala Brinell. En este ensayo se usan penetradores de carburo de tungsteno como bolas de 1/16 de pulgada, 1/8, ¼ y ½ de pulgada, este ultimo para materiales más blandos y en cono de diamante cuyo ángulo en la base es de 120º.

En el test Rockwell el penetrador es forzado contra el material con una fuerza preliminar menor llamada F0 (Figura 4A) usualmente de 10Kpondios. Cuando el equilibrio ha sido alcanzado, un dispositivo indicador, que sigue los movimientos del penetrador y también responde a los cambios en la profundidad de la penetración del indentador, esta establecido a una posición establecida. Cuando la carga menor preliminar es todavía aplicada, una carga mayor es aplicada resultando en un incremento en la penetración. Cuando el equilibrio es de nuevo alcanzado, la fuerza adicional se quita, pero la fuerza preliminar es todavía mantenida. El removimiento de la fuerza adicional mayor crea un recubrimiento parcial, que reduce la profundidad de la penetración. El incremento permanente en la penetración resulta de la aplicación y removimiento de la fuerza mayor adicional usada para calcular el grado de dureza Rockwell:

De donde:

F0 : Fuerza menor preliminar

F1 : Fuerza mayor adicional

F : Fuerza total

e : Incremento permanente en la profundidad de la penetración debido a la mayor fuerza F1, medida en unidades de 0.002 mm

E : Una variable dependiente de la forma del indentador: 100 unidades para el indentador de diamante, 130 unidades para la bola de acero

HR : Numero de dureza Rockwell

D : Diametro de la bola de acero

Aplicación típica de las escalas de dureza Rockwell

HRA. . . . Los carburos consolidados, acero delgado y en rara ocasión 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 más duro que 100 HRB HRD. . . . Acero delgado, acero endurecido medio y hierro maleable perlático HRE. . . . Hierro colado, aluminio y aleaciones de magnesio , metales productivos HRF. . . . Aleaciones cobrizas templadas, Suaves laminas delgadas Metalicas HRG. . . . Bronce-Fósforo, berilio cobrizo, hierro maleable HRH. . . . Aluminio, cinc, la priman, HRK. . . . } HRL. . . . } HRM. . . .}. . . . Los metales productivos suaves, plásticos y otros materiales muy suaves HRP. . . . } HRR. . . . } HRS. . . . } HRV. . . . }

Las ventajas del método de dureza Rockwell incluye la lectura del número de dureza Rockwell directo y el rápido tiempo en el ensayo. Las desventajas incluyen muchas escalas arbitrarias no relacionadas y los posibles efectos de el yunque de apoyo de espécimen

Huella en material sometido a. ensayo Rockwell Durómetro universal

ENSAYO DE DUREZA VICKERS

Llamado el ensayo universal. Sus cargas van de 5 a 125 kilogramos (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º. Se emplea Vickers para laminas tan delgadas como 0.006 pulgadas y no se lee directamente en la maquina.

Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente formula:

En la anterior operación se explica el porqué de la constante 1.854, y en donde:

- HV : Dureza Vikers - d : es el diámetro promedio del rombo generado por la penetración en el material:

dPROM = (d1 +d2)/2

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