Dureza

Resumen

Finalidad del ensayo:

• Determinar la dureza superficial de los materiales.

• Conocer los diferentes métodos para medir la dureza con sus respectivas escalas de dureza (Brinell, Rockwell, Vickers).

• Conocer la dureza de los siguientes materiales: Acero al carbono 20, Bronce y Aluminio.

Los Resultados arrojados fueron:

• Dureza Brinell:

Acero al carbono 20: Promedio 1,1183 y Dureza HB, 184/ HB / 2.5 Ø

Bronce: Promedio 0,86 y Dureza HB, 104/ HB / 2,5 Ø

Aluminio: Promedio 0,85 Dureza HB, 53,4/ HB / 2,5 Ø

• Dureza Vickers:

Acero al carbono 20: Promedio 0,531 mm y Dureza Hv, 187/ Hv / 30kg f

Bronce: Promedio 0.641 mm y Dureza Hv, 135/ Hv / 30 kg f

Aluminio: Promedio 1,483 mm Dureza Hv, 27,2/ Hv / 30 kg f

No se utilizó la técnica de Dureza Rockwell debido a fallas en el equipo.

Significado de estos resultados:

Estos resultados nos indican los índices de Dureza de los tres materiales experimentados en la práctica.

Marco Teórico

La dureza de un material es la resistencia que opone a la penetración de un cuerpo más duro. La resistencia se determina introduciendo un cuerpo de forma esférica, cónica o piramidal, por el efecto que produce una fuerza determinada durante cierto tiempo en el cuerpo a ensayar. Como indicador de dureza se emplea la deformación permanente (plástica).

En algunos casos, es necesario determinar las características mecánicas de los materiales sin llegar a su destrucción. También podemos determinar la dureza conseguida mediante un tratamiento de dureza.

La dureza está relacionada con la solidez, la durabilidad y la resistencia de sustancias sólidas, y, en sentido amplio, este término suele extenderse para incluir todas estas propiedades.

Los diferentes métodos desarrollados para medir la dureza en general consisten en producir una deformación local, en el material que se ensaya, a través de un identador. Los valores obtenidos son siempre dependientes del método y las condiciones en las que se ensaya por lo que para que un valor de dureza sea útil y permita su comparación debe estar acompañado de la indicación del método utilizado y las condiciones del ensayo.

El empleo de los ensayos de dureza como instrumento de clasificación y control de calidad en las líneas de producción ha sido favorecido gracias a la automatización de los ciclos de medición de los métodos tradicionales tales como el Rockwell o el Brinell. En este sentido existen aparatos que permiten ciclos automáticos de medición muy rápidos en los que prácticamente no se requiere la intervención del operador. Además el avance de la microelectrónica y el software embebido han permitido el desarrollo de instrumentos medidores de dureza portátiles muy fáciles y rápidos de utilizar, que permiten la medición de piezas y lugares en los que los métodos tradicionales no son aplicables.

DUROMETRO

Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición.

Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell y Vickers. Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza.

Dentro de cada uno de estos procedimientos, hay diversas combinaciones de cargas y penetradores, que se utilizarán dependiendo de la muestra a ensayar.

ENSAYO DE DUREZA BRINELL (HB)

Es un ensayo mecánico propuesto por el sueco J.A. Brinell en 1900. Consiste en una prensa hidráulica de operación manual diseñada para imprimir un un penetrador duro esférico sobre la superficie de la probeta analizada; la presión se mide por un manómetro y se aplica por medio de una bomba de aceite, la pieza de ensayo se coloca en soporte que puede subir o bajar mediante un tornillo

Se fuerza un indentador de balín de acero templado o de carburo de tungsteno de un diámetro adecuado a la dureza del material contra la probeta, con una fuerza adecuada para la dureza del material. El tiempo de aplicación de la fuerza varía entre 10-30 s. dependiendo de la aleación examinada; después se quita la carga y se mide el diámetro de la impresión en la probeta con un microscopio o lente especial con un rastreador láser para lectura automática.. Para materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de 6mm de espesor.

El valor así obtenido, se aplica a la fórmula Brinell. El número de dureza Brinell se define como la fuerza aplicada dividida por la superficie de contacto entre el indentador y la probeta después de haberse retirado el indentador.

Para hallar el grado de dureza Brinell, se emplea la siguiente formula:

HB =

En donde:

HB : Grado de dureza Brinell

P: Fuerza aplicada al material en el ensayo (kp)

D : Diámetro de la bola de acero (mm)

d : Diámetro de la huella (mm)

ENSAYO DE DUREZA VICKERS.

Llamado el ensayo universal. Sus cargas van de 5 a 125 kp (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º. Se emplea Vickers para láminas delgadas hasta 0.006 pulgadas y no se lee directamente en la maquina.

Este ensayo constituye una mejora al ensayo de Brinell, se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más pequeñas que las utilizadas que en el ensayo Brinell. La marca resultante se observa al microescopio, se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio.

Es importante que la superficie de la muestra haya sido preparada cuidadosamente para poder asegurar una huella que pueda ser medida con exactitud.

ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL (HR)

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

...