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1. ENSAYOS DE DUREZA.
Integrantes: Vladimir Valderrama A.
Rodrigo Luna R.
Manuel Gómez C.
Manuel Soto R.
Curso: 956
Fecha: 10/06/2011
Profesor: Luis Pereira G.
Ensayo de Dureza. Ciencia de los Materiales. 1

2. ÍNDICE
Introducción 3
Ensayo de Dureza 4
Al Rayado 5
Ensayo martens 6
Ensayo a Lima 7
Penetración 8
Método Brinell 9-11
Ensayo Vickers 12-15
Ensayo Rockwell 16-21
Aplicaciones Típicas 22
Ensayo Dinámico de Dureza 23
Dinámico 24
Método de Poldi 25
Ensayo de Retroceso 26
Método Shore 27-28
Dureza Knoop HK 29
Conclusión 30
Ensayo de dureza. Ciencia de los Materiales. 2

3. INTRODUCCIÓN.
El ensayo de dureza es uno de los más empleados en la
selección y control de calidad de los metales.
La dureza es una condición de la superficie del material y no
representa ninguna propiedad fundamental de la materia.
Se evalúa convencionalmente por tres procedimientos.
El método Rockwell, el brinell y el vickers
El más usado en metales es la resistencia a la penetración de
una herramienta con determinada geometría.
Ensayo de dureza. Ciencia de los Materiales. 3

4. ENSAYO DE DUREZA.
Tipos de ensayo de dureza.
Al rayado. Penetración Dinámicos.
Resistencia que Resistencia que Reacción o resistencia
oponen los al ser oponen los materiales elástica de un material al
rayados por otros mas a dejarse penetrar por chocar contra un cuerpo
duros. otros mas duros mas duro.
•Ensayo de Mohs.
•Ensayo de Martens. • Método Rockwell. •Método de impacto poldi.
•Ensayo a la lima. • Método Brinell. •Método de retroceso
•Método Vickers shore.
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5. AL RAYADO:
- ENSAYO DE MOHS.
- Se usa para determinar la
dureza de los minerales. Se
basa en que un cuerpo es
rayado
por otro más duro.
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6. ENSAYO DE MARTENS.
-Se basa en la medida de la Se emplea un cono de
anchura de la raya que produce diamante con el que se raya la
en el material una punta superficie del material cuya
de diamante de forma piramidal dureza se quiere medir.
y de ángulo en el vértice de 90°.
a = anchura del surco
-Se aplica sobre superficies
nitruradas. AM =1000 / a2
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7. ENSAYO A LA LIMA.
- Se usa en industria. En
todo material templado la
lima no “entra”.
Dependiendo de si la lima
entra o no entra
sabremos:
- No entra, el material raya a
la lima; Dureza mayor de
60 HRC
- Entra, la lima raya al
material; Dureza menor
de 60 HRC
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8. PENETRACIÓN:
- ENSAYO BRINELL.
- Este método consiste en -Aceros y elementos siderúrgicos: K=30
comprimir una bola de acero -Cobres, Bronces, Latones: K=10
templado, de un diámetro -Aluminio y aleaciones: K=5
determinado, sobre un -Materiales blandos (Sn, Pb): K=2,5
material a ensayar, por
medio de una carga y
durante un tiempo también
conocido.
El valor de la carga P viene
dado por la relación P = KD2,
donde K=cte. del ensayo
Ensayo de dureza. Ciencia de los Materiales. 8

9. MÉTODO BRINELL (I)
El penetrador es
una esfera de acero
templado, de gran
dureza, de diámetro (D)
que oscila entre 1 y D
10mm, y a la que se
aplica una carga
preestablecida durante
un intervalo de tiempo F
que suele ser de 15s.
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10. MÉTODO BRINELL (II)
• CONDICIONES NORMALES
DEL ENSAYO:
– Diámetro del penetrador D =
10mm.
– Carga aplicada F = 3000 kg.
– Tiempo de carga t = 15s.
Si las condiciones son
distintas a las normales debe
representarse:
250 HB 10 500 30
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11. MÉTODO BRINELL (III)
• CARACTERÍSTICAS DEL
ENSAYO:
– No se puede realizar sobre
piezas esféricas o cilíndricas.
– No es fiable en materiales muy
duros y de poco espesor.
– Para que el error del ensayo por
deformación del material no sea
muy grande, debe cumplirse:
D/4 < d < D/2
– Por aproximación puede
conocerse el tipo de acero que
se ensaya mediante la relación:
%C = (HB – 80) / 141
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12. ENSAYO VICKERS.
-Se utiliza como penetrador una
punta piramidal de base
cuadrangular y ángulo en el vértice
entre caras de136°. Este ángulo se
eligió para que la bola Brinell
quedase circunscrita al cono en el
borde de la huella.
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13. MÉTODO VICKERS (I)
Indentador: Pirámide de
diamante
En este ensayo el
penetrador es un
diamante tallado en
forma de pirámide de
base cuadrada con un
ángulo de 136º entre
dos caras opuestas.
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14. MÉTODO VICKERS (II
L/2 L/2
sen 68º
h
h 68º hp
2 2 2 d2
(d / 2) ( L / 2) (d / 2) L
2
b h d2
S 4
L/2 2 2 sen 68 º
F F
d/2 L/2 HV 1,854 2
S d
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15. MÉTODO VICKERS (III)
• CARACTERÍSTICAS DEL ENSAYO:
– Las cargas aplicadas son más
pequeñas que en el método 520 HV 30 15
Brinell (oscilan entre 1 y 120kp).
La más empleada es la de 30kp.
– El tiempo de aplicación oscila
entre 10 y 30s. Se utiliza tanto
DUREZA
para materiales duros como en
blandos.
CARGA
– Puede medir dureza superficial
por la poca profundidad de la
huella. TIEMPO
– Expresión de la dureza:
520 HV 30 15
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16. ENSAYO ROCKWELL.
- Se basa en la resistencia que
oponen los materiales a se
penetrados, se determina la
dureza en función de la
profundidad de la huella. Permite
medir durezas en aceros
templados.
- Los ensayos se pueden
realizar con 2 tipos de
penetradores:
Bolas de 1/8” y 1/16”
Conos de 120° ángulo en el
vértice.
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17. MÉTODO ROCKWELL (I)
En el ensayo de Rockwell
lo que se mide es la
profundidad de la huella, no el
área de la misma.
La prueba de Rockwell
consiste en hacer penetrar, en
dos tiempos, en la capa
superficial de la pieza un
penetrador de forma prefijada y
medir el aumento permanente
de la profundidad de
penetración.
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18. MÉTODO ROCKWELL (II)
• TIPOS DE PENETRADORES
– Para materiales blandos
(entre 60 y 150HV) se
utiliza un penetrador de
acero de forma esférica de
1,59mm de diámetro, y así
se obtiene la escala de
dureza Rockwell B (HRB).
– Para materiales duros
(entre 235 y 1075HV) se
emplea un cono de
diamante con un ángulo de
120º obtiéndose así la
escala de dureza Rockwell
C (HRC).
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19. MÉTODO ROCKWELL (III)
• PROCEDIMIENTO:
– En ambas escalas de dureza
se aplica, inicialmente, una
precarga de 10kp, con lo que
el penetrador originará una
huella de profundidad h0.
– Aplicación de la carga
suplementaria F1 que origina
la huella h1.
– Eliminar la carga F1.
reacción elástica del material
que eleva al penetrador una
cierta altura quedando la
huella permanente h.
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20. MÉTODO ROCKWELL (IV)
La máquina del ensayo
de Rockwell mide la
diferencia e y se expresa la
dureza de la siguiente
forma:
• HRC = 100 – e
• HRB = 130 – e
Ensayo de dureza. Ciencia de los Materiales. 20

21. VENTAJAS DEL MÉTODO ROCKWELL
- Método rápido y preciso, no
necesita de operarios
especializados.
- Huellas más pequeñas que el
método Brinell.
• - Inconveniente tiene que si el
material no asienta
perfectamente, las medidas
resultan falseadas.
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22. APLICACIONES TÍPICAS DE LAS ESCALAS
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
perlitico .
•
• (Entre otros.)
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23. ENSAYOS DINÁMICOS DE DUREZA
Presentan la ventaja de la
rapidez, comodidad y utilidad,
ya que se pueden hacer en
cualquier lugar por utilizar
equipos portátiles. Por el
contrario, su desventaja es la
menor fiabilidad del ensayo. Los
más utilizados:
• MÉTODO SHORE
• MÉTODO POLDI
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24. DINÁMICOS.
- Ensayo de impacto (Poldi).
- La bola que tiene el aparato
se apoya por un lado sobre la
pieza a ensayar y por el otro
sobre la barra patrón.
Al dar un golpe, con el
martillo, se marca una huella
en cada una de las
superficies; si ambos
materiales tienen la misma
dureza las huellas serán del
mismo diámetro, si la pieza a
ensayar es más dura, su
huella será menor.
Ensayo de dureza. Ciencia de los Materiales. 24

25. MÉTODO DE POLDI
Es un método de impacto que
consiste en lanzar una bola de acero
de 5mm de diámetro sobre una
probeta del material objeto de
medida, de manera que el impulso
produzca una huella permanente.
H = dureza del material.
Sp= superficie de la huella patrón.
S= superficie de la huella en el material.
Hp= dureza de la probeta patrón.
Sp
H Hp
S
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26. ENSAYO DE RETROCESO (SHORE).
- Es una variable de la dureza
Brinell. Es portátil. Es
independiente del tiempo de
carga.
- Se basa en ejercer una carga P sobre
el durómetro que nos producirá 2 huellas
en dos probetas, una de dureza
conocida y otra de dureza desconocida.
La dureza esta en razón inversa del tipo
del material (duro, blando).
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27. MÉTODO DE SHORE (I)
Se basa en la reacción
elástica del material sometido
a la acción de un percusor
que, después de chocar con la
probeta a ensayar, rebota
hasta una cierta altura. El nº
h0
de dureza HS se deduce de la
altura alcanzada en el rebote. hf
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28. MÉTODO DE SHORE (II)
• CARACTERÍSTICAS DEL
ENSAYO:
– No es de gran precisión,
pero es muy rápido.
– El equipo es fácil de
manejar, poco voluminoso
y de coste reducido.
– Apenas produce
deformación en la probeta
(no deja huella).
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29. DUREZA KNOOP
( HK )
• El método Knoop se emplea
sólo en laboratorio, para medir
la dureza de láminas muy
delgadas, incluso de depósitos
electrolíticos.
• Se usa para durezas
normales, superficiales y micro
durezas. El penetrador esta
hecho con una pirámide
rómbica con base cuadrada.
• Sus ángulos entre aristas son
de B-C=130 y A-D= 172 30’ .:
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30. DUREZA KNOOP
( HK )
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31. CONCLUSIÓN
El ensayo de dureza es, juntamente con el de tracción ,uno de los
más empleados en la selección y control de calidad de los metales.
Intrínsecamente la dureza es una condición de la superficie del material y no
representa ninguna propiedad fundamental de la materia.
Gracias a la variedad de ensayos de dureza que se pueden realizar en los
materiales podemos tener la certeza de que tipo de material estamos usando
y en que lo podemos emplear .
Se evalúa convencionalmente por tres procedimientos.
El más usado en metales es la resistencia a la penetración de una
herramienta de determinada geometría.
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