Este documento describe un experimento para determinar la dureza Brinell de una probeta de acero AISI 4140 utilizando un durómetro Brinell. Se midió el diámetro de la huella dejada por el identador y se calculó la dureza Brinell tabulada y calculada, encontrando un porcentaje de error del 32%. Sin embargo, la probeta cumple con las especificaciones de dureza Brinell establecidas en la norma para ese material.

1. Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica Eléctrica UA
Ciencia de materiales II
Práctica 2: Dureza Brinell
Integrantes:
Aguilar Paz Diego Ernesto
Andrade Reza Juan Manuel
Franco Guadarrama Gerardo
Noriega Arjona Javier
Méndez Huerta Noé
Grupo: 4 M M 3 Equipo: 2

2. OBJETIVO
Determinar la dureza Brinell en una probeta de acero AISI 4140 para comprobar si esta bajo norma o no.
JUSTIFICACION
-Que los conocimientos adquiridos sean útiles para el ejercicio profesional.
-Aprender el proceso del ensayo Brinell detalladamente así como el uso correcto del equipo.
-Conocer los parámetros que pueden afectar el resultado de las pruebas.
EQUIPO UTILIZADO
Durómetro Brinell. Marca: Akashi.
Ensayos que puede realizar: Dureza Brinell normal y especial.
Capacidad: 4000 Kg.
No. Nombre No. Nombre
1 Chasís o estructura de la máquina 5 Vástago porta penetrador
2 Carátula 6 Palanca aplicadora de carga
3 Husillo porta mesa de trabajo 7 Válvula de descarga
4 Volante elevador del husillo 8 Balanza con dos platillos

3. Instrumento: Calibrador Vernier
Marca: Pretul
Legibilidad: 0.1mm
Alcance: 152.4 mm ó 6 in.
Instrumento: Microscópio de taller manual.
Marca: Pyka Tokyo.
Legibilidad: 0.05 mm.
Alcance: 30 aumentos.

4. LOGÍSTICA
1. Asignación del trabajo.
2. Asignación del material (AISI 4140).
3. Localización de proveedores del material.
4. Cotización del material.
5. Adquisición del material.
6. Maquinado de la probeta (careado, rectificado y pulido).
7. Investigación de la equivalencia de la norma AISI 4140 en la norma ASTM.
8. Visita al Instituto Mexicano del Petróleo para adquirir la norma de ensayo y material.
9. Solicitar un Calibrador Vernier.
10. Entrada al laboratorio para realización del ensayo de dureza en la maquina Akashi.
11. Aplicar la ley de Domher para conocer la carga que se aplicará a la probeta.
12. Seleccionar la mesa de trabajo para la probeta.
13. Colocación de contrapesos para poder aplicar la carga de 3000 Kg.
14. Subir el usillo hasta colocar la probeta en la posición.
15. Aplicar la carga durante 15 segundos.
16. Abrir la válvula de descarga.
17. Retirar la probeta de la mesa de trabajo.
18. Medición de la huella dejada por el identador (utilizando el microscopio manual).
19. Determinar la dureza Brinell tabulada mediante el diámetro de la huella.
20. Utilizar ley de Domher para determinar dureza Brinell calculada.
21. Obtención de la resistencia a la tensión (tabulada, calculada y de norma).
22. Una vez obtenidos las durezas Brinell y las resistencias a la tensión, calcular los porcentajes de error
entre cada una.
23. Concluir si la probeta está en buenas condiciones o no en base a las especificaciones de la norma.

5. DATOS OBTENIDOS:
EQUIPO MATERIAL Ø HUELLA
mm
HBN
CALCULADA
HBN
TABULADA
HBN
NORMA
%E=
푯푩푵푵
푯푩푵푪
1 AISI 1045 4.50 179 178.53 130 27.16 %
2 AISI 4140 3.90 241 241.204 162 32.79 %
3 ALUMINIO
6061-0
2.80 79.6 79.57 79.8 28.417 %
4 ACERO INOX.
316
4.50 179 178.49 142 20.67 %
5 AISI 8620 4.20 207 206.52 149 27.85 %
6 LATÓN
80120
2.40 109 108.9 136 19.92%
MATERIAL %E=
푯푩푵푵
푯푩푵푻
%E=
푯푩푵푪
푯푩푵푻
푹푻푵푶푹푴푨
Psi
푹푻푻푨푩 푹푻푪푨푳푪 %E=
푹푻푵
푹푻푻
%E=
푹푻푵
푹푻푪
%E=
푹푻푻
푹푻푪
AISI 1045 27.37 % 0.257 % 65000 87710 87489.19 25.89 % 25.59 % 0.25 %
AISI 4140 32.79 % 0.02 % 95000 121415 118114.5 23.55 % 19.56 % 4.2 %
ALUMINIO
6061-0
0.999 % 0.035 % 67000 40978.55 40994 1.63 % 1.63 % 38.83 %
ACERO
INOX.
316
20.44 % 0.28 % 80000 87710 87460.93 8.79 % 8.53 % 0.28 %
AISI 8620 28.01 % 0.23 % 77750 93150 92934 16.53 % 16.33 % 0.23 %
LATÓN
80120
19.85% .0917% 49000 56135 56135 .22% .23% .0017%
CÁLCULOS Y RESULTADOS:
Ley de backer y batson:
P=30 D2 = 30(10)2 = 3000 kgf.
Ley de domer
퐻퐵푁 = 2푃
휋퐷 (퐷−√퐷2−푑2 )
=
2(3000)
휋(10)(10−√102 −3.902 )
=
6000
31.416 (10−√100 −15.21)
=
6000
24.8751
= 241.204
RT(calc) = (HBN(calc)) (K) = (241.204) (490) = 118 190.45 Psi.
RT(tab) = (HBN(norma)) (515) = (241) (515) = 124 115 Psi.
%Error (HBN) %Error (RT)
퐻퐵푁푁
퐻퐵푁푇
=
241 −162
241
푥 100 = 32.78%
푅푇푁
푅푇푇
=
124115−95000
124115
푥 100 = 23.45%
퐻퐵푁푁
퐻퐵푁퐶
=
241 .204 −162
241 .204
푥 100 = 32.83%
푅푇푁
푅푇퐶
=
118114.5−95000
118114 .5
푥 100 = 19.56%
퐻퐵푁푇
퐻퐵푁퐶
=
241.204− 241
241.204
푥 100 = 0.08%
푅푇푇
푅푇퐶
=
124115 −118114.5
124115
푥 100 = 4.8%

6. NORMAS UTILIZADAS:
Ir al área de anexos al final de la practica.
COTIZACIÓN (Material):
-Probeta de 50 mm de diámetro x 10 mm de grueso. (AISI 4140)
-Costo total: $ 8.00 m.n.
-Forma de pago: Efectivo
-Entrega inmediata.
-Recibo:

7. COTIZACIÓN (ensayo):
Pontificia Universidad Católica del Perú | Av. Universitaria 1801, San Miguel, Lima 32, Perú
| Teléfono (511) 626-2000

8. CONCLUCIONES TECNICAS
El durometro brinell akashi aplicando una carga de 3000 crea la huella en el material 4140
con el microscopio marca pica y el calibrador berniel pretul obtuvimos que el diámetro de la huella es de
3.90mm
La dureza brinell de norma del 4140 es 162
La dureza brinell calculada del 4140 es 241
El porcentaje de error en las durezas obtenidas de norma y tabulada es de 32%, podría deberse a
condiciones del equipo utilizado en el ensayo o a factores externos como la temperatura, sin embargo, la
probeta se mantiene dentro de las tolerancias establecidas por la norma (HBN = 197 a 302), por lo que la
probeta se encuentra dentro de las especificaciones. Ir a la tabla 1 de los anexos.
Anexos
Tabla 1