Dureza Rockwell y Brinell en acero 8620

UNIVERSIDAD SANTO TOMAS
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
Asignatura: MATERIALES INDUSTRIALES I
Alejandro Corredor Rodríguez (A. Corredor), BrayanCamiloCasas Tangarife (B. C. Casas),DiegoArmando Gutiérrez Matiz (D.A. Gutiérrez)
Materiales Industriales I - Ensayo No. 1, Grupo 3A, Febrero de 2016, pág.1 a pág.3
Ensayo de Dureza Rockwell y Brinell
Alejandro Corredor Rodríguez (A. Corredor), Brayan Camilo Casas Tangarife (B. C. Casas), Diego
Armando Gutiérrez Matiz (D.A. Gutiérrez)
(7 de junio de 2016)
RESUMEN
El ensayo de dureza Rockwell no busca identificar la dureza de manera directa como
otros ensayos, sino que busca un numero arbitrario el cual es inversamente
proporcional a la penetración del indentador, la ASTM E 18-03 define como un método
de ensayo por indentacion donde se fuerza un indentador cónico esferoidal de
diamante o una bola de acero endurecido,enla cual se mide la profundidad permanente
de la impresión bajo condiciones específicas.
Prueba de dureza por penetración usando maquinas calibradas que ejercen una fuerza
a un balín endurecido, bajo condiciones especificadas, sobre la superficie del material
bajo prueba y midiéndose el diámetro de la huella resultante después de suprimir la
carga.
Palabras clave – Dureza Rockwell, Numero de Rockwell, Dureza superficial de
Rockwell, Indentador, dureza brinell, durometro brinell.
ABSTRACT
The Rockwellhardnesstesting doesnot seekto identifythe hardnessdirectlyComo
Other Essays, but seeks an arbitrary number which is inverselyproportional to the
indenter penetration, ASTM E 18-03 rule defined as a method indentation test where
the United Nations Force spheroidal or conical indenter diamond a hardened steel
ball, in which the permanentdepthprinting under specific conditions are measured.
Penetration hardness test machines using Calibrated exerting a force hardened a
pellet of the United Nations, under specified conditions, the surface of the material
under test and measuring the diameter of the footprint Resultant After suppressing
the load.
Keywords– Rockwell hardness number Rockwell, Rockwell Superficial hardness, indenter,
Brinell hardness, Brinell hardness tester.

AlejandroCorredor Rodríguez:alejandrocorredor@usantotomas.edu.co. Estudiante de Ingeniería, Facultadde Ingeniería Mecánica,
Universidad Santo Tomás.
Brayan CamiloCasasTangarife: brayancasas@usantotomas.edu.co. Estudiante de Ingeniería, Facultadde Ingeniería Mecánica, Universidad
Santo Tomás.
DiegoArmandoGutiérrez Matiz:diegogutierrez@usantotomas.edu.co. Estudiante de Ingeniería, Facultad de Ingeniería Mecánica,
UniversidadSanto Tomás.
Materiales
I. INTRODUCCIÓN
En este ensayo conoceremos la forma práctica de calcular la dureza brinell y Rockwell de acuerdo a los
principios que ya se conocen en la industria los cuales nos facilitan este proceso, este ensayo se utiliza en
materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El inventador usado es una bola de acero
templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno.
OBJETIVO GENERAL
 Calcular la dureza brinell y Rockwell que posee el acero 8620.
II. MARCO TEÓRICO
Ensayo Rockwell
TERMINOLOGIA [1]
1. Test de dureza Rockwell: un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una
máquina calibrada, se fuerza un indentador cónicoesferoidal de diamante (penetrador de diamante),
o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas contra
la superficie del material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente
de la impresión bajo condiciones específicas de carga.
2. Test de dureza superficial Rockwell: Igual que el test de dureza Rockwell exceptuando que es más
corto y las fuerzas son usadas en una escala menos profunda.
3. Numero de dureza Rockwell: un número derivado del incremento neto en la profundidad del
indentador cuando la fuerza en el indentador es incrementada desde una fuerza previa (preliminar
específica) hasta una fuerza total (específica) y luego retornada al valor de fuerza previa.
Para una indentador de diamante esférico cónico:
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑅𝑜𝑐𝑘𝑤𝑒𝑙𝑙 = 100 −
ℎ
0.002
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑅𝑜𝑐𝑘𝑤𝑒𝑙𝑙 = 100 −
ℎ
0.001
Para un indentador de bola:
𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑅𝑜𝑐𝑘𝑤𝑒𝑙𝑙 = 130 −
ℎ
0.002

𝐷𝑢𝑟𝑒𝑧𝑎 𝑆𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑅𝑜𝑐𝑘𝑤𝑒𝑙𝑙 = 100 −
ℎ
0.001
4. El promedio de las mediciones de dureza está determinado por:
𝐻̅ =
𝐻1 + 𝐻2 + 𝐻3… + 𝐻𝑛
𝑛
Y su error es:
𝐸 = 𝐻̅ − 𝐻𝑠𝑡𝑑
Donde Hstd es un promedio de dureza certificad, estandarizado según el material utilizado.
PRINCIPIO DEL TEST DE DUREZA ROCKWELL [2]
El test se divide en tres partes:
1. El indentador es puesto en contacto con la probeta, se aplica un test preliminar de una fuerza
inicial, después de aplicar la fuerza inicial en un tiempo específico, se mide la profundidad de la
base del indentador.
2. La fuerza en el indentador es incrementada adicionando una segunda fuerza. La fuerza total es
colocada durante un tiempo específico.
3. La fuerza adicional es removida, retornando al primer paso, después de mantener esta fuerza
durante un tiempo específico, la profundidad final de indentacion es medida, la dureza de
Rockwell es obtenida de la diferencia de la distancia entre la profundidad final y la base, como
se observa en la Figura1.
Figura1. Medición de la dureza Rockwell [3]
INDENTADOR [4]
Para el indentador el estándar ASTM E18-03 define las características que deben tener el indentador en
caso de ser cónico esferoidal (Figura2) o simplemente una bola de acero

Figura2. Indentador cónico esferoidal de Rockwell [5]
Las bolas son similares a las del método Brinell y tienen los siguientes diámetros: ∅ 1/16”; ∅ 1/8”; ∅ 1/4”; ∅
1/2”.
ESCALAS DE DUREZA ROCKWELL [6]
A partir de las combinaciones entre indentadores y cargas, es estándar ASTM E18-03 define 15 escalas
diferentes junto con sus posibles aplicaciones (Figura3)
Figura3. Escalas de dureza Rockwell [7]
El número de dureza Rockwell se denota como HR seguido de la letra mayúscula de la escala así:
64 HRC
Esta notación indica una dureza Rockwell de 64 unidades en la escala C (diamante, carga total 150 kgf)

Ensayo brinell
MARCO TEORICO
Ensayo de Dureza Brinell.
Prueba de dureza por penetración usando maquinas calibradas que ejercen una fuerza a un balín
endurecido, bajo condiciones especificadas, sobre la superficie del material bajo prueba y midiéndose el
diámetro de la huella resultante después de suprimir la carga. Fue propuesto por el ingeniero sueco
Johan August Brinell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo. En el ensayo típico se suele
utilizar una bola de acero de 10 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3000 kilopondios. El valor
medido es
El diámetro del casquete en la superficie del material.
 Este ensayo sólo es válido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues
para valore superiores la bola se deforma y el ensayo no es válido. Se pasa entonces al ensayo de
dureza Vickers.
Durómetro: es un dispositivo de medición para determinar la dureza de un material. Existen distintos
tipos de durómetros de acuerdo a las diversas familias de materiales, habiendo posibilidad de medir
dureza tanto a un caucho como a un acero. Si bien la palabra “durómetro” en el mundo anglosajón sólo
se emplea para denominar al equipo para medir dureza Shore, en Latinoamérica es ampliamente utilizada
para identificar a todos los bancos de ensayo de dureza que existen.
La dureza es una propiedad de los materiales. La mayoría de las enciclopedias la define como la
resistencia a la penetración permanente bajo carga estática o dinámica que tiene un material, luego de
realizarle varios ensayos. Por lo general, una dureza buena significa que el material es resistente a las
ralladuras y al uso, característica muy importante en el caso del herramental usado en la manufactura.
Existe estrecha correlación entre la dureza y la resistencia de un material.
Los primeros ensayos de dureza se basaron en el comportamiento de los minerales según su capacidad
de rayar a otro más blando. Para ello se definió una escala llamada Mohs, cuyos valores van del 1 al 10,
donde el 1 representaba al talco y el 10 al diamante.
Durómetro Brinell

Este método de medición de dureza fue propuesto en 1900 por el ingeniero sueco Johan Brinell y fue uno
de los primeros ensayos de dureza que existió en el mundo.
En los ensayos de dureza Brinell, al igual que en los Rockwell, se fuerza un penetrador duro esférico en
la superficie del material a ensayar. El penetrador es una bola de acero endurecido o de carburo de
tungsteno de 10 mm de diámetro. Las cargas normalizadas están definidas entre 500 y 3000 kg,
incrementándose de a 500 kg. Durante el ensayo, la carga se mantiene constante durante un tiempo que
va de entre 10 a 30 segundos. El número de dureza Brinell se denota HB (HBW si el penetrador es de
carburo de tungsteno) y es función de la magnitud de la carga y del diámetro de la huella resultante. Este
diámetro se mide con un microscopio y se convierte a un número HB específico usando la siguiente
fórmula:
Dimensiones del penetrador Brinell y fórmula para calcular el número de dureza HB
MAQUINA DE PRUEBA: El equipo para la prueba de dureza Brinell generalmente consiste de una
máquina que soporta la probeta y aplica una carga predeterminada sobre un balín que está en contacto
con la probeta. La magnitud de la carga está limitada dentro de ciertos valores. El diseño de la máquina
de prueba debe ser tal que no permita un movimiento lateral del balín o de la probeta mientras sé está
aplicando la carga.
PENETRADOR: El balín estándar para la prueba de dureza Brinell debe ser de 10 mm de diámetro con
una desviación de este valor no mayor de 0.005mm en el diámetro. Puede usarse el balín que tenga una
dureza Vickers de por lo menos 850 usando una carga de 98 N (10 kgf)en materiales que tengan una
dureza no mayor de 450 DB o un balín de carburo de tungsteno en materiales con una dureza no mayor

de 630 DB. La prueba de dureza Brinell no se recomienda en materiales que tengan una dureza mayor de
630 DB.
El balín debe ser pulido y estar libre de defectos; en las pruebas de investigación o de arbitraje debe
informarse específicamente el tipo de balín empleado cuando se determinen durezas Brinell que sean
mayores de 200.
MICROSCOPIO DE MEDICION
Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio o de otros dispositivos de medición que se usen
para medir el diámetro de la huella, deben permitir una medición directa en décimas de milímetro con una
aproximación hasta 0.02 mm. Este requisito se aplica únicamente al diseño del microscopio y no es un
requisito para la medición de la huella.
ESPESOR
El espesor de la probeta debe ser tal, que en la cara opuesta a la de la prueba no quede huellas u otras
marcas de esta. En cualquier caso el espesor de la probeta debe ser cuando menos 10 veces la
profundidad de la huella.
ACABADO
Cuando menos la superficie sobre la cual se va a aplicar la carga debe estar limada, esmerilada o pulida
con un material abrasivo, de tal manera que las orillas de la huella estén claramente definidas para

III. PROCEDIMIENTO
Para obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta una bola de
acero con determinado diámetro D. La bola se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la
carga se miden dos diámetros, en direcciones mutuamente perpendiculares, de la impronta dejada, con
ayuda de un microscopio. El valor medio de los diámetros (d) y los otros valores se sustituyen en la fórmula
de trabajo para obtener el valor de la dureza Brinell. En las mismas condiciones se realizan varias
indentaciones más.
PROCEDIMENTO INDUSTRIAL
MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga para la prueba de dureza Brinell estándar es de
3000kgf 1500kgf o 500kgf. Es deseable que la carga de la prueba sea de tal magnitud que el diámetro de
la huella este entre 2.5 a 6.00 mm.
No es obligatorio el que la prueba cumpla estos intervalos de carga pero debe tomarse en cuenta que
pueden obtenerse diversos valores de Dureza Brinell si sé varia la carga a la especificada usando un balín
de 10 mm.
Para materiales más blandos en ocasiones se ocupan cargas de 250kgf, 125kgf o 100kgf. La carga usada
debe anotarse en los informes.
ESPACIAMIENTO DE LAS HUELLAS: La distancia del centro de la huella a la orilla de la probeta o a la

orilla de otra huella debe ser cuando menos tres veces el diámetro de la misma.
APLICACIÓN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarse a la probeta lenta y
uniformemente.
Aplicar toda la carga de prueba por 10 s a 15 s excepto para ciertos metales blandos (suaves.)
MEDICION DE LA HUELLA
DIÁMETRO
En la prueba deben medirse dos diámetros de la huella perpendiculares entre sí. Y su valor promedio se
usa como base para calcular el número de dureza Brinell, estas mediciones comúnmente son tomadas con
un microscopio portátil a bajos aumentos que tiene una escala fija en el ocular.
IV. RESULTADOS
Como antes habíamos mencionado, se utilizó un pequeño dispositivo (durómetro) que dejaba caer una
pequeña esfera, la cual dependiendo cuanto rebotara y con ayuda de un pequeño sensor incorporado,
media la dureza Rockwell y Brinell.
Existen diversas tablas para poder convertir Rockwell a Brinell y viceversa, estas tablas varían
dependiendo del tipo de dureza a calcular o estudiar.
Los resultados obtenidos del durómetro son:
Dureza Brinell Dureza Rockwell
85 43.2
82 40.3
87 45.6
81 39.4
82 40.8
Realizando un promedio de cada una de las mediciones, se obtiene que la dureza Brinell es igual a 83.4 y
la dureza Rockwell 41.86
Consultando en páginas distribuidoras de aceros, como ACEFER y CGA, se puede apreciar que en las
fichas técnicas del 8620 la dureza Brinell oscila entre 140-180. Si se toma como valor teórico 140 se
obtiene un error de:
𝐸 =
140 − 83.4
140
∗ 100
𝐸 = 40.43%
Este porcentaje es en cierta medida elevado, pero considerando el trabajo realizado en el torno y el lijado
que se le hizo a la probeta, se puede decir que es un error coherente al trabajo realizado.
Para un análisis mucho mayor y para verificar la certeza y precisión del durómetro, se decidió realizar un
análisis de datos estadístico, de esta manera se podría conocer en qué medida están dispersos los datos.
Para esto se buscará la desviación estándar, esto con el objetivo de saber que dispersión tiene los datos
lo cual nos proporcionara información acerca de la exactitud del durómetro.
Con ayuda de Excel se obtuvo que la desviación estándar de una muestra es para la dureza Brinell 2,51 y
para la dureza Rockwell 2,52. Cabe resaltar que cuanto más se acerque al promedio, se tiene una
desviación mucho mayor, o también podemos considerarlo como un error o incertidumbre de las medidas
tomadas. Como quiera que se interprete la conclusión es la misma, las medidas o datos tomados son
bastante precisos y exactos, lo cual indica el correcto funcionamiento de la máquina, e indica que el error
obtenido es a causa del acabado que se realizó.

V. CONCLUSIONES
Consultando en páginas distribuidoras de aceros, como ACEFER y CGA, se puede apreciar que en las
fichas técnicas del 8620 la dureza Brinell oscila entre 140-180. Si se toma como valor teórico 140 se
obtiene un error de:
40.43%
En la dureza Brinell se obtuvo una desviación 2,51 y para la dureza Rockwell se obtuvo una desviación
de 2,52.
VI. REFERENCIAS
[1] ASTM E18-03, “Terminologia”, Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials,
2010.
[2] ASTM E18-03, “Principio del test de Dureza Rockwell”, Standard Test Methods for Rockwell Hardness
of Metallic Materials, 2010.
[3] CALLE T. G., HENAO C. E., DUREZA ROCKWELL, LABORATORIO DE RESISTENCIA DE
MATERIALES
GUÍA DE LABORATORIO, UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA, 2009.
[4] CALLE T. G., HENAO C. E., “Indentador”, LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES
[5] CALLE T. G., HENAO C. E., “Indentador cónico esferoidal de Rockwell”, LABORATORIO DE
RESISTENCIA DE MATERIALES
[6] CALLE T. G., HENAO C. E., “Escalas de dureza Rockwell”, LABORATORIO DE RESISTENCIA DE
MATERIALES
[7] ASTM E18-03, “Escalas de dureza Rockwell”, Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic
Materials, 2010.
Anexos
Ficha tecnica acero 8620
http://sisa1.com.mx/pdf/Acero%20SISA%208620.pdf

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