Ensayo de Dureza

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA[pic 1][pic 2]

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL
UNEFA – NÚCLEO MONAGAS

Ensayo de Dureza.

Introducción.

Se entiende por dureza de un material a la resistencia que opone el material a su deformación plástica permanente superficial por rayado o penetración. Siempre se cumple que la dureza de un material resulta inversamente proporcional a la huella que queda en su superficie al aplicarle una fuerza.

En este sentido, se puede definir también a la dureza de un material como aquella propiedad de la capa superficial del material de poder resistir toda deformación elástica, plástica o destrucción debido a la acción de esfuerzos de contacto locales originados por otro cuerpo (llamado indentador o penetrador), más duro, de determinada forma y dimensiones, el cual no sufre deformaciones residuales durante el contacto.

Es decir, se entiende por dureza a la propiedad que tienen los materiales en general de resistir la penetración de un indentador sometido bajo carga, de manera que la dureza representa la resistencia del material a la deformación plástica localizada en su superficie.

Desarrollo.

- ¿Qué significa el término dureza de un material?

La dureza es una magnitud especifica de la materia (como su resistencia a cambios externos como los de rozamiento, aplastamiento o de perforación, entre otros) que caracteriza la deformación local, concentrada en un pequeño volumen de su superficie exterior de un material o bien caracteriza la resistencia que opone un material al tratar de ser rayado o penetrado por otro.

Instrumento para medir la dureza

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-  las contribuciones a las investigaciones de ensayos de dureza.

Ensayo de dureza Rockwell

 en este ensayo se pueden utilizar dos tipos distintos de penetrador para los materiales más duros se escoge un cono de diamante mientras que para materiales más blandos se usa una bola de acero templado o de carburo de wolframio que también son materiales de alta dureza.

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 el ensayo consta de las siguientes etapas inicialmente se prepara la muestra dejando la superficie que se vaya en sellar plana y limpia seguidamente se escoge penetrador en función de nuestro material y se aplica una precarga.

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 ¿Cuál es su objetivo? establecer un punto de partida para el ensayo y eliminar la influencia y errores que puede introducir la rugosidad superficial a partir de aquí se incrementa la carga aplicada hasta el valor que se estime necesario en función del material y de unas tablas preestablecidas la aplicación de la carga se realiza a una velocidad muy baja para que ésta no tenga influencia sobre la huella.

como es natural el indentador penetra en el material dejando la carga aplicada sobre 15 segundos finalmente se retira la carga dejando únicamente aplicada la precarga inicial

 por lo que el material recupera elásticamente parte de la deformación producida la diferencia de altura h entre la posición inicial en la precarga y la posición final tras retirar la carga define la dureza del material

cuanto más duro sea el material menor profundidad h quedará marcada y menor será la huella producida al final del ensayo se retira completamente el penetrador para poder sacar la muestra.

este ensayo tiene la ventaja de que la lectura es directa y rápida ya que el propio durómetro te indica el valor de dureza en función de la profundidad h según la escala en la que se esté trabajando para los materiales duros se habla de la escala Rockwell C y para los blandos de la escala rockwell B aunque existen algunas otras…

 el inconveniente es que el penetrador y la carga deben escogerse para cada ensayo en función del material que se va a estudiar.

Dureza Brinell

en este caso el penetrador es una bola de acero templado por el carburo de wolframio ya un diámetro determinado las etapas del ensayo son las siguientes

al igual que para el ensayo rockwell se prepara la muestra dejando la superficie plana y limpia seguidamente se aplica la carga penetrando el indentador en el material durante un tiempo estipulado

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por último se retira la carga completamente, sin embargo, este ensayo no nos aporta una lectura directa de la dureza del material sino que hay que evaluar y medir la huella después del ensayo como el penetrador es una bola la huella tiene forma de casquete esférico

la dureza se obtiene dividiendo la carga aplicada por el valor de la superficie de la huella que es función del diámetro de la bola y el diámetro de la propia huella, es decir, después del ensayo es necesario medir el diámetro de la huella mediante una lupa microscópica.

 Por ejemplo, pudiendo obtener la dureza con la fórmula siguiente (expuesta en la imagen anterior) [pic 7]

sin embargo para que el ensayo pueda darse por válido el diámetro de la huella debe cumplir algunas condiciones( 0,25D<d<0,50D ) y estar comprendido entre un cuarto y un medio( 4/2 ) del diámetro del penetrador si no se cumple habrá que variar la carga o el diámetro de la bola por lo que siempre debe escogerse en función del material estudiado el valor de dureza puede expresarse del siguiente modo  indicado en kilopondios partido por milímetro cuadrado( kp/mm2 ) además se indica en el diámetro de la bola la carga aplicada y su tiempo de aplicación

también existe una relación interesante entre la dureza Brinell y la resistencia a tracción del material.

Ensayo de dureza Vickers

se trata de un ensayo semejante al primero, pero en este caso el indentado es una pirámide regular cuadrada de diamante por lo que tras aplicar la carga durante un tiempo determinado y

retirarla la huella creada en el material tiene la forma siguiente[pic 8]

como ocurre en el ensayo Brinell es necesario medir las dimensiones de la huella tras finalizar obteniendo la medida de cada diagonal y calculando su media, la ventaja de este método es que el penetrador es el mismo para todos los materiales y el valor de la dureza no depende del valor de la carga como ocurre en los ensayos rockwell y Brinell.

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