Este documento describe diferentes métodos para medir la dureza de los materiales, incluyendo dureza por rayado, dureza por indentación y dureza dinámica. Explica definiciones clave como deformación, esfuerzo y resistencia a la tensión. También compara y contrasta pruebas de dureza comunes como Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop.

1. Propiedades mecánicas de los
materiales
Dureza
Karen Johanna Quintana Cuellar
Universidad Autónoma de Occidente
Facultad de ingenierías
2021-3

2. Propiedades mecánicas
• Comportamiento de un material bajo la acción de fuerzas aplicadas
sobre él.
• Importantes en la selección de un material para un determinado uso.

3. Selección de materiales
• ¿Resistente, rígido, frágil? ¿Bajo la acción de una carga súbita, carga
cíclica, elevadas temperaturas, condiciones abrasivas?
• Selección del material con base en información de manuales
• Propiedades mecánicas
• Ensayos mecánicos
Condiciones de
servicio
requeridas
Propiedades
mecánicas

4. Definiciones
• Deformación: Cambio en la forma del material
• Elástica: Alteración del material que se recupera al eliminar la fuerza aplicada
• Plástica: Alteración permanente del material
• Esfuerzo: Fuerza sobre unidad de área de la sección transversal sobre
la cual actúa la fuerza.
• Resistencia a la tensión: Carga máxima de tensión antes de la ruptura.

5. Dureza
• Definición:
• Resistencia del material a la deformación (en metales deformación plástica).
• Resistencia del material a la indentación.
• Ensayo mínimamente destructivo, simple y rápido.
• Importancia:
• Comparación
• Control de calidad
• Correlación con otras propiedades (Resistencia, desgaste,
ductilidad/fragilidad)

6. Clasificación por el tipo de huella
• Macrodureza: La huella dejada por el indentador
es visible al ojo humano
• Microdureza: La huella que deja el indentador
requiere microscopia para observarla
• Nanodureza: Especial para medir la dureza de
películas delgadas o Recubrimientos duros. Se
aplican cargas muy bajas del orden de
nanometros.

7. Tipos de ensayos
• Dureza por rayado:
• Escala Mohs
• Scratch test
• Dureza por indentación:
• Brinell
• Rockwell
• Vickers
• Knoop
• Dureza dinámica o por rebote:
• Shore
Métodos más comunes
Método usado principalmente en
polímeros
Métodos más prácticos

8. Dureza por rayado
• Resistencia del material a ser
rayado
• Nivel 1: más blando
• Nivel 10: más duro
• Los materiales más duros
rayan a los más blandos
• No es una medida precisa

10. Dureza por rayado
• Scratch test:
• Una punta de diamante se desplaza a lo largo de
una superficie con una carga definida.
• Se mide el ancho y la profundidad de la huella.
• Medida de dureza de microconstituyentes, medida
de poca precisión.
• Útil para medir adhesión de recubrimientos
duros/películas delgadas.

11. Dureza por indentación
1. Aplicar una
carga con
un
indentador.
2. Retirar el
indentador.
3. Medir la
huella, para
calcular la
dureza.
CARGA/FUERZA

12. Dureza por indentación
¿Cuál material tiene mayor dureza, A o B?

13. Condiciones del ensayo
Indentador y
soporte
Limpios Fijos
Superficie de
la muestra
Plana y
perpendicular al
indentador
Limpia y seca
Mínimo tres
indentaciones
(promedio)
Separadas de 3
a 5 veces su
diámetro
Espesor del
material: 10 X
profundidad de
impresión

14. Dureza Brinell
• Esfera de acero de 10 mm de Ø
• Carburo de tungsteno para materiales más
duros
• Cargas de 3000 Kg (Fe y acero fundido) y
500 Kg (Aleaciones no ferrosas)
• Aplicación de la carga por 30 s
• Medida del Ø de la huella con un
microscopio de pocos aumentos (2
diagonales)

15. Dureza Brinell
• Medida: A partir del área superficial de la
impresión
  




 


2
2
2
2
]
/
[
d
D
D
D
P
mm
Kg
HB

P: Carga aplicada en Kg
D: Ø de la esfera en mm
d: Ø de la huella en mm

16. Dureza Brinell
• Principal error: Determinar el diámetro de la impresión.
• Recuperación elástica del material
• Deformación localizada en el borde de la circunferencia
• Relación entre HB y la resistencia a tensión de los aceros carbono, de
aleación media y tratados térmicamente.
HB
mm
Kg
u
3
1
]
/
[ 2



17. Dureza Rockwell
• Precarga de apx. 10 Kg
• Aplicación de la carga
máxima
• Retira la carga máxima
• Lectura bajo la acción de la
precarga
• Medida automática por la
máquina
• Medida de la profundidad de
penetración

18. Dureza Rockwell
• Emplea varios tipos de carga e indentadores para una
amplia gama de materiales
• Indentadores:
• Esferas de acero de 1/16 y 1/8 de pulgada
• Cono de diamante de punta ligeramente redondeada
• Cargas: 60, 100, y 150 Kg
• Para indicar la combinación de la carga y penetrador
usado se adiciona una letra a la medida (A,B,C..) [HRX]

19. Dureza Rockwell
Kg

20. Dureza Vickers
• Indentador de diamante en forma piramidal de
base cuadrada
• Una carga-una amplia escala de dureza
• Más usado en materiales de alta dureza
• Requiere de un microscopio para obtener su
medición.
• Determinación de dureza de las fases micro
estructurales
• Dureza del engranaje de un reloj

21. Dureza Vickers
• Calculo de la dureza a partir del área de la
superficie de la impresión
• L medida en el microscopio
• Error en la medida por deformación del
material
 
2
854
.
1
2
2
]
/
[
2
1
2
2
2
L
L
L
L
P
L
Psen
mm
Kg
HV





P: Carga aplicada en Kg
L: Medida de las diagonales en mm

22. Dureza Vickers
• Carga entre 1 – 120 Kg.
• Tiempo de aplicación de 10 a 15 s.
• La carga debe ser perpendicular a
la huella.

23. Dureza knoop
• Requiere de microscopio.
• Aplicación de cargas bajas.
• 500 g
• Indentador Knoop:
• Piramide de diamante con forma de rombo.
• Relación de 7:1 entre la diagonal mayor y
menor.
• Profundidad de impresión es 1/30 de la
longitud de la diagonal mayor.

24. Dureza knoop
• Medida da partir del área proyectada de la impresión.
• Error principal: Localizar los extremos de la diagonal en la medida,
debido al tamaño de la impresión.
C
L
P
mm
Kg
HK 2
2
]
/
[ 
P: Carga aplicada en Kg
L: Longitud de la diagonal mayor en mm
C: Constante del indentador, dada por el fabricante

25. Dureza Shore
• Dureza dinámica o por rebote.
• Un pequeño percursor cae sobre la
superficie del material.
• El percursor rebota hasta una
cierta altura.
• La dureza es determinada a partir
de la altura alcanzada en el rebote.
La dureza HS es medida por la
energía perdida en el impacto.