Este documento describe diferentes métodos para medir la dureza de los materiales, incluyendo ensayos de dureza por penetración como los métodos Brinell, Rockwell y Vickers. Explica los conceptos básicos como la resistencia a la abrasión, rayado y penetración, y cómo cada método mide la dureza en función de la profundidad y área de la huella dejada por un penetrador bajo una carga dada. También cubre conceptos como las escalas de dureza y la designación de los valores obtenidos.
2. CONCEPTOS
Resistencia a la abrasión
Frotamiento o rodadura.
Resistencia al rayado.
Mas utilizado en mineralogía
Escala MOHS: MENOS DURO = TALCO ; MAS DURO
= DIAMANTE.
Resistencia al REBOTE.
Escleroscopio SHORE
Martinete con diamante en la punta.
Resistencia a la penetración.
Material indentado o penetrado por otro.
Posibilita estimar la resistencia a la tracción.
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3. ENSAYOS DE DUREZA POR
PENETRACIÓN
Penetrador
Huella:
Fuerza
Diámetro Índice de dureza
profundidad
Tiempo
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9. Respecto a las cargas, tienen que ser
proporcionales al cuadrado del diámetro,
para que las huellas obtenidas sean
semejantes, y los resultados,
comparables.
Es decir que P = K x D2
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10. Valores del coeficiente k
Hierro y aceros..........................................K = 30
Cobre, bronces y latones.......................... K = 10
Aleaciones ligeras......................................K = 5
Estaño y plomo.........................................K = 2,5
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14. DUROMETRO UNIVERSAL
En esta nueva
tecnología para ensayo
de dureza es importante
destacar la facilidad en
la realización de un
análisis estadístico y
para los casos de Brinell
y Vickers la máquina
ejecuta la fórmula
haciendo rápida la toma
de datos.
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16. MATERIAL TIEMPO
Hierro y acero 10 a 30 seg
Cobre, bronces y latones 30 seg
Aleaciones ligeras 60 a 120 seg
Estaño y plomo 120 seg
Materiales muy blandos 120 seg
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17. Dureza Brinell de algunos
materiales
Acero de herramientas templado..........500
Acero duro (0,8% de Carbono).............210
Acero dulce (0,1% de Carbono)...........110
Bronce..................................................100
Latón.......................................................50
Aluminio..........................................25 a 30
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18. CUADRO Nª2
Factores para el calculo de la resistencia a la
tracción partiendo de la dureza Brinell
Acero al Carbono 0,36
Acero aleado 0,34
Cobre y latón 0,40
Bronce 0,23
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19. Un ensayo no debe ser
realizado en superficies
cilíndricas con radio de
curvatura menor que 5
veces el radio de la esfera.
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22. Método Rockwell
Se calcula la dureza en base a la
profundidad de penetración y la carga
total no se aplica en forma continua.
Hay una carga inicial y otra adicional
(varia según las condiciones de ensayo).
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23. Los penetradores pueden ser billas o
diamantes aplicadas con diferentes
cargas según el material y su espesor.
Se basa también en la resistencia que
oponen los materiales a ser penetrados,
en función de la profundidad de la
huella.
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25. CUADRO Nº 3
ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)
Escala Tipo de Tipo y tamaño Carga Carga Escala del
Desig. prueba delpenetrador menor mayor comparador
Kg. kg Color Aplicaciones
Ubicación
A Normal Cono de 10 60 negro fuera Aceros nitrurados, flejes estirados en
diamante frío, hojas de afeitar. Carburos
metálicos
B “ Bola de “ 100 rojo dentro Aceros al Carbono recocidos de bajo
1/16” contenido de Carbono.
C “ Cono de “ 150 negro fuera Aceros duros. Dureza superior a 100
diamante HRb o 20 HRc
D “ Cono de “ 100 negro fuera Aceros cementados
diamante
E “ Bola de “ 100 rojo dentro Materiales blandos, como antifricción y
1/8” piezas fundidas.
F “ Bola de “ 60 “ dentro Bronce recocido, aluminio, algunas
1/16” aleaciones de Al
G “ Bola de “ 150 “ dentro Bronce fosforoso y otros metales.
1/16”
H “ Bola de “ 60 “ dentro Metales blandos, con poca
1/8” homogeneidad, fundición de hierro.
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26. CUADRO Nº 3
ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)
Escala Tipo de Tipo y tamaño Carga Carga Escala del
Desig. prueba del menor mayor comparador
penetrador
Kg. kg Color Ubicación Aplicaciones
K “ Bola de “ 150 rojo dentro Metales duros, con poca
1/8” homogeneidad, fundición de
hierro.
L “ Bola de “ 60 “ dentro “
1/4”
M “ Bola de “ 100 “ dentro “
1/4”
P “ Bola de “ 150 “ dentro “
1/4”
R “ Bola de “ 60 “ dentro Metales muy blandos, antimonio
1/2”
S “ Bola de “ 100 “ dentro “
1/2”
V “ Bola de “ 150 “ dentro “
1/2”
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27. CUADRO Nº 3
ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL (Según Apraiz)
Escala Tipo de Tipo y tamaño Carga Carga Escala del
Desig. prueba del menor mayor comparador
penetrador
Kg. kg Color Ubicació Aplicaciones
n
15-N Superf. Cono de 3 15 negro fuera Aceros nitrurados, cementados
diamante y de herramientas de gran
dureza.
30-N “ Cono de “ 30 “ fuera “
diamante
45-N “ Cono de “ 45 “ fuera “
diamante
15-T “ Bola de “ 15 rojo dentro Aluminio, aleaciones de Al
1/16”
30-T “ Bola de “ 30 “ dentro Bronce, latón y acero blando.
1/16” “
45-T “ Bola de “ 45 “ dentro “
1/16”
Nota: La tabla es solo referencial.
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32. Designación
45 HR C
Escala C:
Valor de dureza Cono de diamante
Carga: 150 kg
Ensayo Rockwell
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33. Método Vickers
Se deriva directamente del método
Brinell, fue introducido en 1925 y se
emplea mucho sobre todo para piezas
delgadas y templadas, con espesores
mínimos hasta de 0,2 mm.
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34. Principio
P
HV
P: Carga aplicada en kg
S: Área superficial de la huella
S impresa, en mm2
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36. Carga aplicada: Variable de 1 a 120 kg.
Un mismo valor de carga puede usarse para materiales
de diferente dureza: templados, blandos, semiduros, …
Huella obtenida con una
pequeña carga, la cual
permite medir
microdurezas
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37. P: Carga aplicada en kg
d: diagonal promedio de la
P
HV 1,854 2
huella en mm
d
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38. Designación:
440 HV 30 / 20
Tiempo de
aplicación de la
Valor de dureza
carga: 20 seg.
Ensayo de
dureza Vickers Carga aplicada
en kg
Nota: Cuando el tiempo de aplicación varía entre 10 y 15 s no se indica
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39. Ventajas de Brinell Ventajas de Rockwell
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40. Dureza Shore (UNE 53130, ASTM D 2240, ISO 868)
Consiste en evaluar la dureza superficial
del material midiendo la profundidad que
alcanza una punta de acero normalizada
cuando se presiona contra el material. Se
puede medir con instrumentos simples .
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41. El sistema de indicación de
presión constante asegura la
presión uniforme de la prueba
que elimina las lecturas falsas
debido a las diferencias entre los
operadores.
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42. La superficie de apoyo y de la muestra
deberán ser lisas y de caras paralelas.
El durómetro se coloca sobre la muestra
con paralelismo de caras con ayuda de
un dispositivo apropiado. La presión
aplicada por estos aparatos es de 12,5 N
en la Shore A y de 50 N en la Shore D.
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43. El método Shore A se aplica a plásticos blandos, por
ejemplo PVC plastificado, dureza de caucho natural,
elastómeros y plásticos suaves, polietilenos.
El método Shore D se emplea para plásticos más
duros: elastómeros duros, plásticos, caucho duro,
ebonita y otros
La dureza Shore se expresa en unidades de Shore A
o D. Son posibles diferencias de 2-3 unidades Shore.
Es muy importante realizar la medida siempre al
mismo tiempo, 3 ó 15 s.
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