Dureza Rockwell Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación una publicación acreditada.. Este aviso fue puesto el 3 de octubre de 2016. acreditada Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{sust:Aviso referencias|Dureza Rockwell}} ~~~~
Muestra del funcionamiento del ensayo Rockwell. El penetrador precarga, luego carga, y luego descarga; la relación entre la precarga más la carga y la descarga indica la dureza del material.
Durómetro.. Durómetro
La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un método para determinar la dureza dureza,, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal cualquier metal o aleación aleación.. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg pulg,, y un penetrador cónico penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando
un casquete esférico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para l os materiales más duros. El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos una fuerza que varía desde 60 a 150 kgf a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material. Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala. El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre analizar cobre que acero acero.. Estas tablas proporcionan información orientativa sobre qué escala usar para no dañar la máquina o el penetrador, que suele ser muy caro. Esfera de 1/8 pulgada 150 Aplicaciones análogas al tipo anterior.
Nomenclatura[editar ] Las durezas Rockwell y Rockwell Superficial vienen dadas por la siguiente fórmula:
Dónde:
es el valor de dureza obtenido
es el identificad identificador or del ensayo Rockwell
va a continuaci continuación ón de
y es la letra correspondiente a la Escala usada
Un ejemplo para un material en el que se obtiene en el ensayo una dureza de 60 y se ha usado la escala B sería:
Detalles: Para materiales muy duros, se emplea un cono con punta de diamante de 120 ° y una carga de 60 kg, y se simboliza HRA Para aceros de baja resistencia se emplea una bola de acero extraduro de 1/16" y una carga de 100 kg, se simboliza HRB Para aceros de alta resistencia se emplea un cono con punta de diamante de 120 ° y una carga de 150 kg, y se simboliza HRC Para la medida superficial de un material en el que ha aplicado un esfuerzo de 30 kg con bola de 1/16 pulgadas:
Dureza Vickers
Punta de durómetro para ensayo Vickers.
Una máquina de pruebas Vickers
Esquema de una prueba Vickers
Marca en un acero endurecido por cementación tras la prueba de dureza Vickers.
El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la dureza de los materiales, es decir, la resistencia de un material al ser penetrado. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136°. Se emplea para láminas delgadas hasta 0,15 mm, y no se lee directamente en la máquina. Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente fórmula:
Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la fórmula antes mencionada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, además, puede usarse en superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeños. Ejemplos de dureza Vickers (HV) para varios materiales1
Material
Valor
316L Acero inoxidable (USA)
140HV30
347L Acero inoxidable (USA)
180HV30
Acero al carbono
55 –120HV5
Hierro
30 –80HV5
Equivalencias de dureza y resistencia [editar ] Para consultar tablas de dureza de materiales, véase Dureza. Para aceros no aleados y fundiciones, existe una relación aproximada y directa entre la dureza Vickers y el límite elástico, siendo el límite elástico aproximadamente 3,3 veces la dureza Vickers. Rp0,2==3,3*HV A su vez, entre las diferentes medidas de dureza están relacionadas, habiendo tablas disponibles.
Ensayo de dureza Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 21 de abril de 2017. Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{sust:Aviso referencias|Ensayo de dureza}} ~~~~
Por dureza se suele entender la resistencia que ofrece un material a ser rayado o penetrado por una pieza de otro material distinto. La dureza depende de la elasticidad del material y de su estructura cristalina. Particularmente, en los metales puros la dureza aumenta proporcionalmente a la cohesión y número de átomos por unidad de volumen. En las aleaciones la dureza aumenta con los tratamientos térmicos o con el endurecimiento por deformación. La dureza está ligada al comportamiento de un material frente a la abrasión o desgaste y la facilidad con que puede ser sometido a mecanizado.
Índice [ocultar]
1Ensayos de dureza al rayado o 1.1Escala de Mohs 1.1.1Inconvenientes de la escala de Mohs o 1.2Dureza Martens 2Ensayos de dureza a la penetración o 2.1Ensayo Brinell 2.1.1Incovenientes del ensayo Brinell 2.1.2Expresión del valor de la dureza Brinell 2.2Ensayo Vickers o 2.2.1Ventajas del ensayo Vickers 2.2.2Expresión del valor de la dureza de Vickers o 2.3Ensayo Rockwell 3Bibliografía
Ensayos de dureza al rayado[editar ]
Escala de Mohs[editar ] Es el método más antiguo para medir la dureza, y aún se usa en Mineralogía. Fue establecido en 1820 por el alemán Friedrich Mohs. En la escala de Mohs se compara el material que se pretende analizar con 10 minerales tomados como patrones, numerados del 1 al 10 en orden creciente de dureza.
Dureza
Mineral
Composición química
Se raya con / raya a
1
Talco
Se puede rayar fácilmente con la uña
Mg3Si4O10(OH)2
2
Yeso
Se puede rayar con la uña con más dificultad
CaSO4·2H2O
3
Calcita
Se puede rayar con una moneda de cobre
CaCO3
4
Fluorita
Se puede rayar con un cuchillo de acero
CaF2
5
Apatito
Se puede rayar difícilmente con un cuchillo
6
Ortosa
Se puede rayar con una lija para el acero
KAlSi3O8
7
Cuarzo
Raya el vidrio
SiO2
8
Topacio
Rayado por herramientas de carburo de wolframio
Al2SiO4(OH-,F-)2
9
Corindón
Rayado por herramientas de carburo de silicio
Al2O3
10
Diamante
El material más duro en esta escala (rayado por otro diamante).
C
Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F)l
Un material es rayado por los que tienen un número superior, y raya a los que poseen un número inferior.
Inconvenientes de la escala de Mohs [ editar ] Es un método de medida bastante impreciso, y no puede utilizarse para medir la dureza de los metales. No es una escala lineal. La diferencia de dureza entre el corindón y el diamante es mayor que la existente entre el talco y el yeso.
Dureza Martens[editar ] En el ensayo de Martens se emplea un cono de diamante con el que se raya la superficie del material cuya dureza se quiere medir. La dureza en este ensayo es inverso de la anchura de la raya obtenida cuando se aprieta con una fuerza determinada y constante al cono de diamante contra la superficie del material. Se utiliza el valor inverso de la anchura de la raya para que a los materiales más duros les corresponda una dureza mayor.
Ensayos de dureza a la penetración [editar ] En estos ensayos se mide la resistencia de un material al ser penetrado por una pieza de otro material, denominado penetrador, el cual se empuja con una fuerza controlada y durante un tiempo fijo contra la superficie del material cuya dureza se desea calcular. La velocidad de aplicación de la carga debe ser lenta para que no ejerza influencia en la medida. El valor de la dureza se obtiene dividiendo la fuerza aplicada al penetrador entre la superficie de la huella que deja en el material.
Ensayo Brinell[editar ]
La bola penetra dejando una marca.
Fue ideado en los años 1900 por el ingeniero sueco Johann August Brinell. El penetrador es una esfera de acero templado, de gran dureza, que oscila entre 1 y 10 mm, a la que se le aplica una carga preestablecida de entre 3000 y 1.25 kp durante 15 segundos. La dureza se calcula dividiendo el valor de la fuerza aplicada al penetrador entre la superficie de la huella que produce en el material.
donde HB es la dureza Brinell, y se mide en kp/mm² La huella producida por el penetrador tiene la forma de un casquete esférico, cuya superficie será:
Del triángulo rectángulo se deduce que:
y, por tanto:
De este modo, la superficie del casquete esférico será:
y el valor de la dureza Brindell vendrá dado por:
Para medir el diámetro d de la huella se utiliza una lupa microscópica. Para que no se obtengan valores falsos en las mediciones, es necesario que la huella no presente realces ni rebajes en sus bordes. Para poder conseguirlo, el diámetro de la huella ha de cumplir la condición
Huella normal: El diámetro medido coincide con el diámetro efectivo de la huella. Huella realizada: El diámetro medido es mayor que el diámetro de la huella normal. Huella rebajada: El diámetro medido es menor que el diámetro de la huella normal. Espesor de la pieza (mm)
Diámetro de la bola (mm)
>6
1; 2,5; 5; 10
3-6
1; 2,5; 5
2-3
1; 2,5
<2
1
Para conseguir que la deformación plástica que experimenta el material no se extienda a todo el espesor de la pieza, el diámetro de la bola debe elegirse adecuadamente en función del espesor de la pieza sometida al ensayo.
K
Material
30
Materiales férricos
10
Aleaciones ligeras
5
Bronce y latón
2,5
Metales blandos
1,25
Metales muy blandos
0,5
Metales extremadamente blandos
Para que las huellas obtenidas con bolas de diferente diámetro sean semejantes y las durezas resulten comparables, se debe cumplir:
donde K puede tomar distintos valores. El tiempo de aplicación de la carga suele ser de 15 segundos, aunque si se trata de materiales blandos, el tiempo es mayor.
Material
Resistencia a tracción (kp/mm²)
Acero al carbono
0,35HB
Acero al cromo-níquel
0,34HB
Aluminio fundido
0,25HB
0,28HB
Aleaciones ligeras de fundición
Cobre y aleaciones
0,55HB
Cinc
0,42HB
Mediante el ensayo Brinell y utilizando un coeficiente de proporcionalidad se puede calcular la resistencia a la tracción. Incovenientes del ensayo Brinell [ editar ]
No se puede realizar sobre superficies esféricas o cilíndricas. Cuando la deformación es pequeña se cometen grandes errores en la medida del diámetro de la huella. Es aplicable en el caso de materiales de durezas no muy altas, inferiores a la del penetrador.
Expresión del valor de la dureza Brinell [ editar ] La dureza Brinell se expresa: 250 HB 10 500 30 lo que significa que el material tiene 250 kp/mm² de dureza Brinell, el ensayo se ha realizado con una bola de diámetro 10 mm y una carga de 500 kp durante 30 segundos.
Ensayo Vickers[editar ]
Penetrador para el ensayo Vickers.
Se utiliza como penetrador un diamante tallado en forma de pirámide cuadrangular con un ángulo de 136° entre dos caras opuestas. El ángulo coincide con el valor de Brinell para la relación
del ensayo
con el fin de que las durezas Brinell y Vickers coincidan.
La dureza Vickers se calcula dividiendo la fuerza con la que se aprieta el penetrador entre el área de la huella que deja.
La fuerza se expresa en kp, la superficie en mm² y la unidad de dureza Vickers (HV) en kp/mm²
La diagonal de la huella se mide utilizando un microscopio.
La huella en el material tendrá forma de pirámide y su superficie será igual a a de los cuatro triángulos que constituyen sus caras:
siendo h la altura de cada triángulo y a la longitud de la base. La superficie de la huella valdrá:
Por tanto, la dureza Vickers será:
siendo d la diagonal de la base de la pirámide. Si la carga no se aplica en dirección vertical, la forma de la huella no será cuadrada. En estos casos se mide las dos diagonales y se utiliza el valor medio de 1,8544. Las cargas pueden variar de 1 a 120 kp, pero lo más frecuente son 30 kp. Para que no se produzcan deformaciones en la cara opuesta, es necesario que se cumpla lo siguiente: , por lo que siendo s el espesor de la pieza y hcosα la profundidad de la huella.
Se debe procurar que: Ventajas del ensayo Vickers [ editar ]
Ejemplo de una prueba Vickers.
Es innecesario sustituir el penetrador al variar la carga. Se puede utilizar en superficies curvas. El valor de la dureza es independiente al valor de la carga. La prueba se puede realizar sobre materiales muy duros.
Expresión del valor de la dureza de Vickers [ editar ] La dureza Vickers se expresa de la siguiente forma: 315 HV 30 lo que significa que el material tiene 315 kp/mm² de dureza Vickers y el ensayo se ha realizado con una carga de 30 kp.
Ensayo Rockwell[editar ]
Muestra del funcionamiento del ensayo Rockwell. Artículo principal: Ensayo Rockwell
Debido a su rapidez de medidia y al pequeño tamaño de las huellas que ocasiona, es el ensayo más utilizado. Sin embargo, su exactitud es menor. Se mide la profundidad de la huella.
Para materiales entre 60 y 150 HV se utiliza un penetrador esférico de acero de 1,59 mm de diámetro. Así se obtiene la escala de dureza Rockwell B (HRB). Para materiales entre 235 y 1075 HV se emplea un cono de diamante con un ángulo de 120° y redondeado en su punta con un casquete esférico de radio 0,2 mm. Así se obtiene la escala de dureza Rockwell C (HRC).
Durómetro, máquina usada en el ensayo Rockwell.
Los pasos del ensayo Rockwell son los siguientes: 1. En ambas escalas se aplica inicialmente una precarga de 10 kp, con lo que el penetrador origina una huella de profundidad h 1. 2. Se aplica el resto de la carga al penetrador (90 kp en el caso de HRB y 140 kp en el caso de HRC), con lo que origina una huella de profundidad h 2. 3. Tras unos segundos, se reduce la carga hasta alcanzar el valor de la precarga. La profundidad de la huella 2 será mayor que la de h 1. La máquina del ensayo Rockwell mide la diferencia
, y para expresar la dureza se emplea:
y
Las máquinas de ensayo de dureza ofrecen la medida de e en múltiplos de 0,002 mm, y el máximo valor de e es el correspondiente a una profundidad de penetración de 0,2 mm.
Nital El Nital es una solución de alcohol y ácido nítrico usada para ataque químico de metales. Es especialmente adecuado para revelar la microestructura de aceros al carbono. El alcohol puede ser metanol, etanol o alcohol de quemar. Las mezclas de etanol y ácido nítrico son potencialmente explosivas. Esto ocurre normalmente por evolución del gas, aunque el nitrato de etilo se puede formar también. El metanol no es propenso a producir explosiones pero es tóxico.
Una solución de etanol y ácido nítrico se hará explosiva si la concentración de ácido nítrico alcanza más del 10% en peso. Las soluciones con más de 5% no deben ser almacenadas en contenedores cerrados. El ácido nítrico continuará actuando como oxidante incluso diluido y con baja temperatura. En la norma ASTM E407 se identifica al nital con el número 74 y su composición se indica como:
1-5 mL HNO3 100 mL etanol (95%) o metanol (95%) La velocidad de ataque se incrementa (y la sensibilidad decrementa) con el agregado de HNO3.1
Escalas de dureza La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, y las deformaciones permanentes entre otras. En el transcurso de la historia, durante el estudio y clasificación de los minerales, hubo un momento en que se hacía pertinente establecer un método que permitiera discernir los diferentes grados de dureza de las rocas y minerales. El primer intento de establecer un procedimiento para tal fin, poco científico, pero en la práctica bastante profesional, se debió a Friedrich Mohs. Su sencillez (tanto de memorización como de aplicación), lo ha afianzado en esta posición, ya que puede emplearse en el trabajo de campo de los geólogos. Al tratar de establecer comparaciones de dureza con valores absolutos y más precisos, se crearon otros métodos y escalas que, por lo general, adoptaron el nombre de su creador. El presente artículo recoge dichas escalas.
Estructura cristalina del corindón.
Índice [ocultar]
1Escala de Mohs o 1.1Tabla de dureza de Mohs 2Escala de Rosiwal o 2.1Tabla de valores Rosiwal 3Escala de Knoop 4Véase también 5Referencias o 5.1Notas
5.2Bibliografía 6Enlaces externos o
Escala de Mohs[editar ] La escala de Mohs es una relación de diez minerales ordenados por su dureza, de menor a mayor. Se utiliza como referencia de la dureza de una sustancia. Fue propuesta por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1825 y se basa en el principio de que una sustancia cualquiera puede rayar a otras más blandas, sin que suceda lo contrario. Mohs eligió diez minerales, a los que asignó un determinado número equiparable a su grado de dureza, estableciendo así una escala creciente. Empezó por el talco, que recibió el número 1, y terminó con el diamante, al que asignó el número 10. Cada mineral raya a los que tienen asignado un número inferior a él, y lo rayan aquellos que tienen un número superior al suyo.
Tabla de dureza de Mohs[editar ] Dureza
Mineral
Se raya con / raya a
Composición química
1
Talco
Se puede rayar fácilmente con la uña
Mg3Si4O10(OH)2
2
Yeso
Se puede rayar con la uña con más dificultad
CaSO4·2H2O
3
Calcita
Se puede rayar con una moneda de cobre
CaCO3
4
Fluorita
Se puede rayar con un cuchillo de acero
CaF2
5
Apatito
Se puede rayar difícilmente con un cuchillo
Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F)l
6
Ortosa
Se puede rayar con una lija para el acero
KAlSi3O8
7
Cuarzo
Raya el vidrio
SiO2
8
Topacio
Rayado por herramientas de carburo de wolframio
Al2SiO4(OH-,F-)2
9
Corindón
Rayado por herramientas de carburo de silicio
Al2O3
10
Diamante
El material más duro en esta escala (rayado por otro diamante).
C
El 16 de agosto de 2012, investigadores del Carnegie Institute of Technology hallaron un nuevo alótropo del carbono, más duro que el diamante, capaz de mantenerse estable en condiciones normales, aunque se obtenía a partir de un material formado por esferas de carbono-60, sometiéndolo a una presión de 320.000 atm .1
Escala de Rosiwal[editar ] Artículo principal: Escala de Rosiwal
La escala de Rosiwal debe su nombre al ilustre geólogo austriaco August Karl Rosiwal. La escala Rosiwal basa su medición en valores absolutos, a diferencia de la escala de Mohs cuyos valores relativos son más apropiados para la investigación de campo (in situ).
Tabla de valores Rosiwal[editar ] Valor MOH S
Durez a
Valor ROSIWAL
Mineral
1
Talco
2
Yeso
3
Calcita
4
Fluorita
1
10
#
###### #
###### #
1000
10000
100000
Composición química
Mg3Si4O10(O H)2
####
######
100
100000 0
#
CaSO4·2H2O
#####
CaCO3
#####
CaF2
###### #
######
######
######
#
#
Cuarzo
###### #
###### #
###### #
#
SiO2
8
Topacio
###### #
###### #
###### #
###
Al2SiO4(OH – ,F –)2
9
Corindó n
###### #
###### #
###### #
###### #
Al2O3
10
Diamant e
###### #
###### #
###### #
###### #
5
Apatito
6
Ortosa
7
Ca5(PO4)3(OH –,Cl –,F –)
####
KAlSi3O8
###### #
###### #
##
C
Mide en escala absoluta la dureza de los minerales. Se expresa como la resistencia a la abrasión medida en pruebas de laboratorio tomando como base el corindón con un valor de 1000.
Comparación entre las escalas de Mohs y de Knoop.
Escala de Knoop[editar ] Artículo principal: Escala de Knoop
El test de dureza de Knoop (pronunciado ku- nūp) es una prueba de microdureza, un examen realizado para determinar la dureza mecánica especialmente de materiales muy quebradizos o láminas finas, donde solo se pueden hacer hendiduras pequeñas para realizar la prueba. La prueba fue desarrollada por Frederick Knoop y sus colegas del National Bureau of Standards (actualmente el NIST) de EE. UU. en 1939,2 y fue definido por el estándar de la ASTM D1474.
Véase también[editar ]
Dureza August Karl Rosiwal Friedrich Mohs Mineral Raya (mineralogía) Dureza Rosiwal Durómetro Dureza Brinell Dureza Rockwell Dureza Vickers
Referencias[editar ] Notas[editar ] 1. 2.
Volver arriba↑ «Ordering Carbon Clusters» (en inglés). Consultado el 16 de agosto de 2012. Volver arriba↑ F. Knoop, C.G. Peters and W.B. Emerson, “A Sensitive Pyramidal -Diamond Tool for Indentation Measurements,” Journal of Research of the National Bureau of Standards, V. 23 nº 1, julio de 1939, Research Paper RP1220, Pp. 39 –61.
Bibliografía[editar ]
La gran enciclopedia de los minerales, 451 fotos, 520 páginas 20'5 x 29'2 cm. Original: Artia, Praga 1986, versión en castellano: editorial Susaeta S.A. 1989, ISBN 978-84-3051585-1 (impreso en Checoslovaquia) Precís de minéralogie, De Lapparent, A.: París 1965 Minerals and how to study them, Dana, L. y Hurlbut, S.: Nueva York 1949 Schöne und seltene Minerale, Hofmann, F. y Karpinski, J.: Leipzig 1980 Cordua, William S. «The Hardness of Minerals and Rocks». Lapidary Digest , c. 1990.
Enlaces externos[editar ]
Dureza de los minerales Descripción del contenido del programa GeoTopo XXI Dureza y tenacidad Glosario técnico minero
Dureza Brinell
Durómetro.
Se denomina dureza Brinell a una escala de medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de su huella se convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como la fundición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones.
La bola penetra dejando una marca.
La carga que se debe utilizar en el ensayo se puede obtener con la siguiente expresión:
donde: : carga a utilizar medida en [kilopondio(kp)]. : constante para cada material, que puede valer 1 (Madera), 5 (aluminio, cobre y sus aleaciones), 10 (magnesio y sus aleaciones), y 30 (aceros). : diámetro de la bola (indentador) medida en [mm]. Este ensayo sólo es válido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es válido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Para saber si el ensayo es válido o no, debemos usar el espesor de la pieza y la profundidad de la huella; mediante la fórmula siguiente: espesor de la pieza > ó = a 8 veces la profundidad de la huella. De este modo, si el valor resultante es menor al que tiene el espesor de la pieza diremos que el ensayo es válido, en caso contrario, no lo será; y por tanto pasaríamos al ensayo Vickers.
Índice [ocultar]
1Fórmula aplicada 2Valores típicos 3Esquema de una medición de este tipo de dureza 4Normativa o 4.1Véase también
Fórmula aplicada[editar ] Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación:
donde: : carga a utilizar medida en kp. : diámetro de la bola (indentador) medida en [mm]. : diámetro de la huella en superficie en [mm] (se toma como la media de d 1 y d 2).
Valores típicos[editar ]
Durómetro Brinell portátill.
El valor HB suele ser menor que 600.
Acero (blando): 125 HB Acero de herramientas: 500 HB Acero inoxidable: 250 HB Aluminio: 110 HB Cobre: 80 HB Madera: entre 1 HB y 7 HB Vidrio: 482 HB
Esquema de una medición de este tipo de dureza[editar ] Dureza; Tipo de ensayo; Diámetro de la bola; Fuerza aplicada; Tiempo del ensayo Ejemplo: 250 HB 10 500 30 Donde las unidades son: kp/mm
HB mm kp seg
Normativa[editar ]
Madera - ISO 3350 Metales (de dureza blanda a media) - EN ISO 6506-1 a EN ISO 6506-4:
EN ISO 6506-1:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 1: Método de la prueba EN ISO 6506-2:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 2: Verificación y calibración de la máquina de pruebas EN ISO 6506-3:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 3: calibración de los bloques de referencia EN ISO 6506-4:2005: Metales - Prueba Brinell - Parte 4: Tablas de valores de dureza
Dureza Rockwell Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 3 de octubre de 2016. Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{sust:Aviso referencias|Dureza Rockwell}} ~~~~
Muestra del funcionamiento del ensayo Rockwell. El penetrador precarga, luego carga, y luego descarga; la relación entre la precarga más la carga y la descarga indica la dureza del material.
Durómetro.
La dureza Rockwell o ensayo de dureza Rockwell es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. El ensayo de dureza Rockwell constituye el método más usado para medir la dureza debido a que es muy simple de llevar a cabo y no requiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar diferentes escalas que provienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores y cargas, lo cual permite ensayar prácticamente cualquier metal o aleación. Hay dos tipos de penetradores: unas bolas esféricas de acero endurecido (templado y pulido) de 1/16, 1/8, ¼ y ½ pulg, y un penetrador cónico de diamante con un ángulo de 120º +/- 30' y vértice redondeado formando un casquete esférico de radio 0,20 mm (Brale), el cual se utiliza para los materiales más duros. El ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la máquina. Se le aplica una precarga menor de 10 kg, básicamente para eliminar la deformación elástica y obtener un resultado mucho más preciso. Luego se le aplica durante unos 15 segundos una fuerza que varía desde 60 a 150 kgf a compresión. Se desaplica la carga y mediante un durómetro Rockwell se obtiene el valor de la dureza directamente en la pantalla, el cual varía de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. También se puede encontrar la profundidad de la penetración con los valores obtenidos del durómetro si se conoce el material. Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. También decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debería hacerse un cambio de escala. El cambio de escala viene definido por tablas orientativas, puesto que no es lo mismo analizar cobre que acero. Estas tablas proporcionan información orientativa sobre qué escala usar para no dañar la máquina o el penetrador, que suele ser muy caro. Esfera de 1/8 pulgada 150 Aplicaciones análogas al tipo anterior.
Nomenclatura[editar ] Las durezas Rockwell y Rockwell Superficial vienen dadas por la siguiente fórmula:
Dónde:
es el valor de dureza obtenido
es el identificador del ensayo Rockwell
va a continuación de
y es la letra correspondiente a la Escala usada
Un ejemplo para un material en el que se obtiene en el ensayo una dureza de 60 y se ha usado la escala B sería:
Detalles: Para materiales muy duros, se emplea un cono con punta de diamante de 120 ° y una carga de 60 kg, y se simboliza HRA
Para aceros de baja resistencia se emplea una bola de acero extraduro de 1/16" y una carga de 100 kg, se simboliza HRB Para aceros de alta resistencia se emplea un cono con punta de diamante de 120 ° y una carga de 150 kg, y se simboliza HRC Para la medida superficial de un material en el que ha aplicado un esfuerzo de 30 kg con bola de 1/16 pulgadas:
Escala de Knoop El ensayo de dureza de Knoop (pronunciado en inglés nūp, aunque en castellano es usual pronunciarlo como "nop") es un ensayo de microdureza, para determinar la dureza mecánica especialmente de materiales muy frágiles o láminas delgadas, donde solo se pueden hacer hendiduras pequeñas para realizar la prueba. Este ensayo fue desarrollada por Frederick Knoop1 y sus colegas del National Bureau of Standards (actualmente el NIST) de EE. UU. en 1939, y fue definido por el estándar de la ASTM D1474.
Índice [ocultar]
1Descripción 2Tabla de dureza 3Véase también 4Referencias 5Enlaces externos
Descripción[editar ] El ensayo consiste en presionar en una zona de la muestra con un indentador piramidal de diamante, sobre la superficie pulida del material a ensayar, con una fuerza conocida, durante un tiempo de empuje determinado. Las diagonales de la huella resultante se miden usando un microscopio. La geometría del indentador es una pirámide que presentan una relación entre la anchura y la altura media de 7:1 y con los ángulos de las caras respectivas de 172 grados para el borde largo y 130 grados para el borde corto. La profundidad de la incisión puede ser aproximadamente de 1/30 de la longitud.2 La dureza de Knoop, HK o KHN , se obtiene con la siguiente fórmula:
donde: L = longitud de la hendidura en su eje largo, C p = factor de corrección relativo a la forma de la hendidura, idealmente 0.070279, y P = carga Los valores de HK varian generalmente entre 100 y 1000, cuando se calcula en las unidades convencionales de kgf ·mm-2. Cuando se usa la unidad del sistema internacional, el pascal, la transformación es: 1 kgf ·mm-2 = 9,80665 MPa.
Entre las ventajas de esta prueba está que se necesita sólo una cantidad de muestra muy pequeña, y que es válida para un rango muy amplio de fuerzas. La principal desventaja es la dificultad tener que usar un microscopio para medir la incisión (con una precisión de 0,5 micrómetros), y el tiempo necesario para preparar la muestra y aplicar el indentador.
Tabla de dureza[editar ]
Comparación entre las escalas de Mohs y de Knoop.
En la tabla adjunta se presentan valores indicativos de la dureza Knoop comparados con los correspondientes según la escala de Mohs. Mineral
Escala de Mohs Dureza Knoop
Talco
1
1
Yeso
2
32
Oro
~2,5
69
Calcita
3
135
Fluorita
4
163
Apatita
5
430
Ortoclasa
6
560
Cuarzo
7
800~900
Topacio
8
1.300~1.400
Corindón
9
2.000
Carburo de silicio
~9
2.480
Diamante
10
8.000~8.500
Véase también[editar ]
Dureza
Durómetro Dureza Brinell Dureza Rockwell Dureza Vickers
