dureza en materiales

1. JESUS DAYAN ALVAREZ RAMIREZ
DUREZA EN LOS MATERIALES (B)
1. ¿A que nos referimos cuando hablamos de la estructura cristalina de los Metales?
Cuandoun metal enestadolíquidoesenfriado,susátomosse agrupanensiguiendo un patrón
regularde cristalización,entoncesdecimosque el metal se hasolidificadoocristalizado.Todos
losmetalesse solidifican como materiales cristalinos y cada material posee su propio patrón
de cristalizaciónenel casode losmetaleseste patrónpermanece inalterable mientras este en
estado sólido.
2. Mencione lasformasmás comunesde estructurade grano de los Metales.
Redcúbica centrada,redcúbica de caras centradasy lared hexagonal compacta.
3. ¿Cuálessonlas propiedadesde losMetales?
Propiedadesmecánicas
Propiedadesfísicas
Propiedadescorrosivas
4. ¿Cuál esel efectode estoselementos enlasaleaciones de Acero?
- Carbono, Fosforo, Azufre, MolibdenoyVanadio.
Carbón (C):Es el elementode aleaciónmásefectivo,eficiente yde bajocosto.En aceros
enfriadoslentamente,el carbónformacarburode hierroy cementita,lacual con laferrita
formaperlita.Cuandoel acerose enfría másrápidamente,el aceroal carbón muestra
endurecimientosuperficial.El carbónesel elementoresponsableporlaalta durezay alta
resistenciadel acero.
Fósforo(P): Se consideraunelementoperjudicialenlosaceros,yaque reduce laductilidadyla
resistenciaal impacto.Sinembargo,enalgunosacerosse agregadeliberadamentepara
aumentarsu resistenciaala tensiónymejorarlamaquinabilidad.
Azufre (S): Tambiénse consideracomoelementoperjudicial enlasaleacionesde acero.Sin
embargo,enocasionesse agregahasta0.25% de azufre para mejorarla maquinabilidad.Los
acerosaltos enazufre sondifícilesde soldaryensu presenciaenlasoldaduragenera
porosidad.

2. Molibdeno(Mo):Aumentafuertemente laprofundidadde endurecimientodel acero,así
como suresistenciaal impacto,poresoesel elementomásafectivoparamejorarlaresistencia
del aceroa lasbajas temperaturas,reduciendo,además,laperdidade resistenciapor
templado.Losacerosinoxidablesausteniticoscontienenmolibdenoparamejorarlaresistencia
a la corrosión.
Vanadio (V):Promueve laformaciónde granopequeñoyreduce laperdidade resistencia
durante el templado;además,aumentalacapacidadde endurecimiento,tambiénesun
formadorde carburos que impartenresistenciaal desgaste enacerosherramientas.
5. Que esel Durómetroy que otrosnombres recibe.
El durómetroesundispositivode mediciónparadeterminarladurezade unmaterial. Existen
distintostiposde durómetrosde acuerdoal material aindentar,estosson Shore,Rockwell,
Brinell,Vickers,Knoop,Leeb.
6. Mencione y definalostiposde durezaescribiendolaformulacon laque se mide la
entalladura.
Durómetro Shore: El métodode mediciónconsiste engenerarunaindentaciónoimpronta
profundaenel material conuna fuerzanormalizadaatravésde un penetrador.Laprofundidad
depende de ladurezadel material,de suspropiedadesviscoelásticas,laformadel penetrador
de presiónyla duracióndel ensayo.Cuandose estáhaciendolaimprontaenel material,la
medidade laprofundidadse transmite aunresorte internode unreloj comparador,que
puede seranálogoodigital,dandounvalordeterminadode dureza.
Durómetro Rockwell:Las escalasutilizadasconestatécnicasonvariadasacorde a las distintas
combinacionesde penetradoresycargasque se usen,pudiendoensayarcualquiermetal o
aleación,tantoduroscomoblandos.Hay dosclasesde penetradores,losde bolasesféricasde
acero endurecidocondiámetrosnormalizadosyloscónicosde diamante.El métodode
mediciónde durezaconsiste enaplicarprimerounacarga inicial pequeña,loque aumentala
exactitudde lamedida,ydespuésunacarga mayor.

3. Durómetro Brinell:En losensayosde durezaBrinell,al igual que enlosRockwell,se fuerzaun
penetradorduroesféricoenlasuperficie delmaterial aensayar.El penetradoresunabolade
acero endurecidoode carburo de tungstenode 10 mm de diámetro.Lascargas normalizadas
estándefinidasentre500 y 3000 kg, incrementándosede a500 kg.Durante el ensayo,lacarga
se mantiene constante durante untiempoque vade entre 10 a 30 segundos.El númerode
durezaBrinell se denotaHB(HBW si el penetradoresde carburo de tungsteno) yesfunciónde
la magnitudde lacarga y del diámetrode lahuellaresultante.
Durómetro Vickers:El principiofundamental esobservarlahabilidadque tiene el material
indentadode resistirladeformaciónplástica.Lascargas aplicadasvande 1 a 1000 g, porlo
cual este ensayoesconsideradode microdureza.Lamarca resultante se observaal
microscopioyse mide,estamedidaesconvertidaaunnúmerode durezaque se identificacon
HV (NúmeroPirámideVickers) oDPH(NúmeroPirámide de Diamante Vickers).Esnecesario
que la superficiede lamuestrahayasidopreparadacon desbaste ypulido.
Durómetro Knoop: Básicamente el penetradortambiénesunapirámidede diamante,perode
formaalgo diferente.El métodoKnoopresponde muybienamaterialesfrágiles,como

4. cerámicos.En el durómetroKnooplaindentaciónresultante esmedidatambiénporun
microscopio.El númerode durezaKnoopse notacon HK. La ventajade este ensayoresideen
que sólouna muestramuypequeñadel material esnecesariaparapoderrealizarlo.Al serla
muestratan pequeña,ycuandose ensayanprincipalmenteláminasdelgadasde metales,debe
tenerse sumocontrol sobre lacarga y temperaturaambiente yaque puedenafectar los
resultadosdel procedimiento.
Durómetro Leeb:se trata de un dispositivoalternativoque puede arrojarconclusiones
estadísticasde lotesenterosensayadossindestruirlasmuestras.De acuerdoal principio
dinámicode Leeb,el valorde ladurezapuede derivarse de lapérdidade energíade un
impactodefinidoluegode golpearunamuestrade metal,similaral principioempleadopor
Shore.Las indentacionesdejadasporeste métodosonmenores(alrededorde 0,5mmde
diámetroenmuestrasde acero,encomparacióncon los3mm que produciría un ensayo
Brinell).
7. En que consiste laEscalaMOHS y mencione losabrasivos que se utilizan.
Consiste enunarelaciónde minerales puestosporordende dureza, de menor a mayor en una
escala.Empezandoporel talco, un mineral muyfácil de rayar,hasta llegaral diamante, uno de
los minerales más duros que existen.
Está basada en que cualquier sustancia puede rayar a otra más blanda, sin que pueda ser al
revés.Ésto quiere decir que cada mineral raya a todos con un número inferior a él, y lo rayan
todos aquellos que están por encima de la escala de dureza.
Los abrasivosque se utilizanson:talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa, cuarzo, topacio,
corindón, diamante.
II. Defina los siguientes términos.
ResistenciaMáxima a la tensión:Tensiónmáximaque puede soportarunmaterial sometido a
una carga de estiramiento sin romperse.

5. Deformación: es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos externos
producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o a la ocurrencia de dilatación
térmica.
Resistenciaa la Fatiga: se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo
cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.
Módulo de Elasticidad: es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material
elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza.
Endurecimientopor Deformación:esel endurecimiento de un material por una deformación
plásticaa nivel macroscópicoque tieneel efectode incrementar la densidad de dislocaciones
del material.
Conductividad Térmica: es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de
conducción de calor.
Coeficiente de Expansión: es el cociente que mide el cambio relativo de longitud o volumen
que se produce cuando un cuerpo sólido o un fluido dentro de un recipiente cambia de
temperatura provocando una dilatación térmica.
Silicio(Si):esun elementoquímicometaloide,númeroatómico 14 y situado en el grupo 14 de
la tablaperiódicade loselementosde símboloSi. Esel segundoelementomásabundante enla
corteza terrestre después del oxígeno.
Columbio (Nb): es un elemento químico de número atómico 41 situado en el grupo 5 de la
tablaperiódicade loselementos.Se simboliza como Nb. Es un metal de transición dúctil, gris,
blandoy pocoabundante.Se encuentraenel mineral niobita,tambiénllamadocolumbita,yse
utiliza en aleaciones.
Aluminio (Al): es un elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Se trata de un
metal noferromagnético.Esel tercerelementomáscomúnencontradoenlacortezaterrestre.
Los compuestosde aluminioformanel 8% de la corteza de la tierray se encuentranpresentes
en la mayoría de las rocas, de la vegetación y de los animales.
Corindón: es un mineral formado por óxido de aluminio.
Durómetro Shore: durómetro mecánico para medir la dureza de goma blanda caucho y
elastómeros en general.