1                                       DUREZA.    Introducción     El ensayo de dureza es, juntamente con el de tracción,...
2             DUREZA BRINELL. (en función del diámetro de la impresión)     En el ensayo de dureza Brinell, una bola penet...
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6     Dureza L (durómetro EQUOTIP)                                                 A final de los años 70, la atención de ...
7     El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de basecuadrada. Tal penetrador es aplicado p...
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Dureza (curso)

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Dureza (curso)

  1. 1. 1 DUREZA. Introducción El ensayo de dureza es, juntamente con el de tracción, uno de los más empleados enla selección y control de calidad de los metales. Intrínsecamente la dureza es unacondición de la superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental dela materia. Se evalúa convencionalmente por dos procedimientos. El más usado enmetales es la resistencia a la penetración de una herramienta de determinada geometría. El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya que no destruye la muestra yparticularmente útil para evaluar propiedades de los diferentes componentes microestructurales del material. Los métodos existentes para la medición de la dureza se distinguen básicamente porla forma de la herramienta empleada (penetrador), por las condiciones de aplicación de lacarga y por la propia forma de calcular (definir) la dureza. La elección del método paradeterminar la dureza depende de factores tales como tipo, dimensiones de la muestra yespesor de la misma. Definición Es la mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser rayado o penetrado porotro, o bien la mayor o menor dureza de un cuerpo respecto de otro tomado comoelemento de comparación. Los dos métodos más difundidos son el Brinell y el Rockwell. Bolilla de 10 mm, 5 mm y 2.5 mm (para pequeños espesores). Tiempo de aplicación: 15 s para carga máxima y mantengo Brinell 15 s (30 s para materiales blandos). Carga: 3000, 1500, 750, 500 y 250 Kg. DUREZA Bolilla de 1/16, 1/8, ¼ y ½” o cono de diamante (120º) con punta redondeada (r = 0,2 mm). Rockwell Tiempo de aplicación: cada carga hasta el equilibrio. Carga: inicial (P0) de 10 Kg., y adicional (P1) 50, 90 o 140 Kg.)
  2. 2. 2 DUREZA BRINELL. (en función del diámetro de la impresión) En el ensayo de dureza Brinell, una bola penetradora de cierto diámetro D espresionada a la superficie de la pieza de prueba, usando una carga preestipulada F, ymidiendo, luego de que esta ha sido removida, el diámetro de la huella (impronta) dejada.El tiempo de la aplicación inicial de la fuerza varía de 2 a 8 segundos, y luego esmantenida por 10 a 15 seg. El número de la dureza Brinell se obtiene de dividir la fuerza del test por el área delcasquete esférico grabado por el penetrador. .  F (kg) HB = s (mm 2 ). También se puede deducir la fórmula en función del diámetro (se utiliza más). El diámetro de la huella se puede determinar rápidamente, a través de lentes con unretículo graduado, por lo que sólo será necesario colocar el cero del mismo tangente a unborde, efectuándose la lectura del diámetro mediante la tangencia de una de las divisionescon el borde opuesto. 2F HB =  2 2  1    Di    πd 2  −  − 1 1       D       . Tipos de puntas normalizadas La carga de 3000 Kg. se usa para durezas de 160 a 600 HB.Bolilla de 10 mm “ “ 1500 Kg. “ “ “ 80 a 300 HB “ “ 500 Kg. “ “ “ 26 a 100 HB
  3. 3. 3 Se puede indicar HB5/750/15 que indica diámetro de la bolilla (5), carga (750) y tiempode aplicación de la carga máxima (15) respectivamente. Algunas durezas de referencia. Acero 1015 a 1025 HB=110 a 130 Acero 1025 a 1040 HB=130 a 155 Acero 1040 a 1060 HB=165 a 185 Acero para herramientas HB≅500 Aluminio HB= 23 a 44 Para durezas superiores a 400HB se aconseja utilizar bola de metal duro (hasta 600HB) o utilizar otro método de medición, como el Rockwell. Condiciones de ensayo.  Las caras de la probeta serán planas y paralelas y estarán limpias (pulidas) para facilitar la lectura.  La probeta no se moverá durante el ensayo.  El centro de la impresión estará como mínimo a 2d (diámetro de la impresión) del borde de la probeta y la distancia entre impresiones no será menor a 3d.  La cara opuesta a la impresión no presentará marcas luego del ensayo.  El espesor del material a ensayar debe ser mayor o igual a 10 veces la profundidad de penetración.  No se puede utilizar en materiales muy duros ya que la bolilla se deforma. Se usaran bolillas del mayor diámetro posible para facilitar la lectura. Dureza Brinell de taller Este método se basa en el mismo criterio que el anterior, con la diferencia que eneste caso la carga se aplica a través del golpe de un martillo (carga dinámica). El aparato posee un alojamiento para colocar unabarra patrón (de dureza conocida), debajo de la cualqueda una bolilla de acero duro, y por encima unpercusor, que al ser golpeado comunica la carga a labarra patrón, y de esta a la bolilla que provocará laimpresión sobre el material. Por efecto del golpe encontramos dosimpresiones una sobre la barra patrón y otra sobre lapieza a ensayar. En función de los diámetros de estasdos impresiones y con las tablas correspondientes sepodrá determinar el número de la dureza Brinell.
  4. 4. 4 Existe une relación entre la dureza Brinell y la resistencia a la tracción en los aceros. σ ET = 3,5HB DUREZA ROCKWELL (en función de la profundidad de la impresión). La medición de dureza por el método Rockwell ganó amplia aceptación en razón dela facilidad de realización y el pequeño tamaño de la impresión producida durante elensayo. El método se basa en la medición de la profundidad de penetración de unadeterminada herramienta bajo la acción de una carga prefijada. El número de dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y es igualal tamaño de la penetración sobre cargas determinadas. El método puede utilizardiferentes penetradores siendo éstos esferas de acero templado de diferentes diámetros oconos de diamante. Una determinada combinación constituye una "escala de medición",caracterizada como A,B,C, etc. y siendo la dureza un número arbitrario será necesarioindicar en que escala fue obtenida (HRA, HRB, HRC, etc.). Para la determinación de la dureza no se aplica fórmula alguna, sino que se leedirectamente sobre un dial indicador. La carga total P es aplicada sobre la probeta en dos etapas; una inicial P0 y unaadicional P1 tal que P = P0+P1. El penetrador se apoya sobre la probeta y se carga con la P0 (10 Kg.) (el dialindicador deberá estar en 0) hasta que se establezca el equilibrio (aguja quieta). Se aplicaentonces la P1 (50; 90 0 140kg) mantenida hasta un nuevo equilibrio. Aquí se quita P1 yse mantiene P0 y se efectuará la lectura del avance del penetrador bajo la carga P0solamente. P0 P0 P0 + P1
  5. 5. 5 Las ventajas de este método incluyen la lectura del número de dureza Rockwelldirectamente sobre el dial y el rápido tiempo en el ensayo. Las desventajas incluyenmuchas escalas arbitrarias no relacionadas y los posibles efectos del yunque de apoyo deespécimen (¡trate poniendo un cigarrillo debajo de un bloque de una probeta y note elefecto en la lectura de dureza! El método Brinell y Vikers nos sufren de este efecto). Dial indicador Máquina de ensayo Rockwell La siguiente tabla nos da los valores de las cargas, penetradores, color de escalasdonde deben realizarse las lecturas y materiales donde se aconseja el empleo de cada una.
  6. 6. 6 Dureza L (durómetro EQUOTIP) A final de los años 70, la atención de los especialistas se centró en un novedoso procedimiento de medida de dureza para metales: el método EQUOTIP. Este durómetro impactó notablemente en el sector, cuando se comparaba con los instrumentos estáticos y de sobremesa, habituales en los laboratorios. Además de la exactitud y repetibilidad de la medida, incluía características muy nuevas tales como movilidad y la posibilidad de medir encualquier posición o en lugares de muy difícil acceso. La industria aceptó rápidamente este durómetro y, en 1996, EQUOTIP fueaceptado y normalizado por la Sociedad Americana de Medida y Materiales, ASTM.Ese mismo año se publicó, con la designación estándar ASTM: A-956-96: "Métodonormalizado de prueba de dureza EQUOTIP para productos de acero", queespecifica el uso y sistema del instrumento respecto a los estándares, describiendo elmanejo de la unidad de dureza "L". Comparándolo con los procedimientos tradicionales, el método dinámicoEQUOTIP iniciaba una nueva concepción mecánica. En los procedimientos estáticosexistentes, la dureza viene definida por la deformación o marca de un cuerpo en lamuestra a medir. Este nuevo método incorpora una nueva definición de dureza: "Ladiferencia de velocidades de un cuerpo lanzado contra la superficie de ensayo y la derebote de dicho cuerpo". Como alternativa a los procedimientos tradicionales (Brinell, Rockwell, Vickers),desde entonces también es posible determinar la dureza de una pieza metálica con lanueva unidad "L". Debido a lo novedoso del valor, inicialmente esta unidad de durezaencontró algunas reticencias al uso en algunos sectores de la industria mecánica. Paralos usuarios acostumbrados a las unidades tradicionales hace tiempo que EQUOTIP haincorporado la facilidad de convertir los valores de dureza "L" a cualquier otra unidad,mostrándolas conjuntamente en la pantalla del instrumento. Algunos usuarios incorporan al aparato sus propias tablas de conversión,adaptando el valor "L" a sus exigencias o especificaciones. Desde 1998, EQUOTIPincorpora la posibilidad de, partiendo del valor invariable "L", convertir o corregirmedidas adaptándose a aleaciones específicas o necesidades personales. ENSAYO DE DUREZA VICKERS Este método es muy difundido ya que permite medir dureza en prácticamente todoslos materiales metálicos independientemente del estado en que se encuentren y de suespesor.
  7. 7. 7 El procedimiento emplea un penetrador de diamante en forma de pirámide de basecuadrada. Tal penetrador es aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza sedesea medir, bajo la acción de una carga P. Esta carga es mantenida durante un ciertotiempo, después del cual es retirada y medida las diagonales del rombo de la impresiónque quedó sobre la superficie de la muestra. Con este valor y utilizando tablas apropiadasse puede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HV y definida como larelación entre la carga aplicada (expresada en Kg·f) y el área de la superficie lateral de laimpresión Llamado el ensayo universal. Sus cargas van de 5 a 125 kilogramos (de cinco encinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º. Seemplea Vickers para laminas tan delgadas como 0.006 pulgadas y no se lee directamenteen 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 En donde: - dPROM : el diámetro promedio - d1 y d2 : don las diagonales del rombo impreso en el material de prueba Este ensayo constituyeuna mejora al ensayo deBrinell, se presiona elpenetrador contra unaprobeta, bajo cargas máslivianas que las utilizadasque en el ensayo Brinell.Se miden las diagonales de Figura 6: Boceto de la Figura 7: Puntas de diamante para prueba Vikers Vikers
  8. 8. 8la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la formula antesmencionada.

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