Métodos para la determinación de la dureza de los materiales

“INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL”

CENTRO DE ESTUDIOS CIENTIFICOS Y TECNOLOGICOS “NARCISO BASSOLS”

“TECNICO EN PLASTICOS”

PRÁCTICA Nº: DUREZA DE LOS MATERIALES SÒLIDOS

OBJETIVO: Hacerle saber al alumno los diferentes métodos para determinar la dureza y las características de cada método.

INTRODUCCION: La dureza del material se define como la resistencia que ofrece al ser rayado por otro. Así entre dos cuerpos se dice que más duro aquel que raya a otro, otra forma de determinar la dureza es por la resistencia que ofrece un cuerpo al ser penetrado por otro, siendo éste el sistema más utilizado para los metales.

Los estudios realizados en el tema datan desde el siglo XIX, cuando el alemán, Friederick Mosh, desarrollo una escala de dureza basada en la capacidad que tiene un material de rayar a otro. Su escala enumeraba diez minerales en orden ascendente, desde el más suave hasta el más duro.

Talco

Yeso

Calcita

Flourita

Apatita

Ortoclasa

Cuarzo

Corindón

Diamante

Otra prueba de dureza fue establecida en 1900 por el sueco J. A. Brinell que consistía en presionar una bola endurecida en un material con una carga definida.

En 1920, otro trabajo de dureza fue realizado por Bierbaum, en esta prueba, introdujo la probeta, la cual es movida bajo una punta de diamante, aplicando tres gramos de presión.

El ingles Stanley P. Rockwell diseña un penetrador diamante, en esta prueba, se mide la profundidad de la impresión. El numero de la dureza Rockwell está basada sobre la profundidad adicional a loa cual un penetrador es forzado por una carga normalizada más allá de la profundidad de una carga más ligera aplicada previamente.

En 1924, Smith y Sandlan introdujeron la prueba de dureza Vickers , la cual mide la dureza de acuerdo con la carga aplicada y el área o superficie de la impresión resultante. El penetrador de diamante fue formado como una pirámide de base cuadrada para producir geométricamente impresiones similares sin importar su tamaño.

El uso del método Knoop para cargas muy ligeras fue indispensable para materiales delgados, el penetrador Knoop hace una impresión delgada y alargada, donde la longitud diagonal es cerca de 7 veces la longitud corta. E método es particularmente adecuado para recubrimientos ó para piezas delgadas con el fin de no dañar el material

Actualmente para determinar la dureza se emplean diferentes métodos:

Brinell

Rockwell

Vickers

Knoop

Shore

CONSIDERACIONES TEORICAS

MÉTODO BRINELL

E usado para determinar la dureza del hierro y es acero vaciado o forjado, consiste en aplicar y comprimir progresivamente el penetrador de 10mm de diámetro, manteniendo aplicada una carga que varia de 500 a 300 Kg, durante un tiempo de 10 a 15 s en el caso del hierro y el acero, y por 30 s en el caso de otros materiales. La bola penetra en el material dejando una huella de forma de casquete esférico. La huella será mayor cuanto menor sea la dureza del material; el diámetro de la impresión esférica y su profundidad es proporcional al cuadrado del diámetro.

La dureza Brinell = P/S…………. (1)

Siendo la superficie del casquete esférico S= π Df…. (2)

Aplicando el teorema de Pitágoras. Se tiene:

D^2 = 〖(D-2F)〗^2-D

〖(d-2F)〗^2= D^2- d^2

D-2f= √(D-d)/2

Sustituyendo en la ecuación (2):

S= πA(D√(D^2- d^2 ))/2

Sustituyendo (S) e la ecuación (1) de obtiene:

HB= 2P/π[D-√(D^2 )- √(d^2 )] ………

...