¿Qué es la dureza de un material?
La dureza es la resistencia con la que un material se opone a la penetración de otro cuerpo (más duro) o simplemente se dice la resistencia a la deformación (rayado, indentación y corte, por ejemplo) aplicada en un área local.
La dureza no se puede calcular directamente. Se deriva de variables primarias medidas (por ejemplo, fuerza de prueba, profundidad de penetración, área de impresión). La dureza basada en su tipo es tanto prueba no destructiva como prueba destructiva.
Las pruebas de dureza, como la dureza Vicker & Rockwell, requieren que la superficie de prueba se prepare mediante un pulido fino para medir el tamaño exacto de la muesca y, por lo tanto, el material debe destruirse. Por lo tanto, se puede considerar una prueba destructiva.
Un probador de dureza portátil (dureza Brinell) se puede realizar en el trabajo real con una preparación mínima de la superficie y se puede considerar como un tipo de prueba de dureza no destructiva.
La prueba de dureza es un método de prueba cuantitativo. En la ciencia metalúrgica, el valor de dureza de un material está directamente relacionado con el tipo de microestructura. La ferrita es más blanda, mientras que la martensítica es una microestructura dura.
En industrias y laboratorios, se realizan innumerables tipos de pruebas de dureza para cumplir con las demandas de diferentes sectores, códigos y estándares, y experimentos. Los principales tipos de pruebas de dureza se muestran en la siguiente imagen.
¿Qué es la prueba de dureza de Mohs?
La dureza de Mohs fue inventada por primera vez por Friedrich Mohs (mineralogista alemán). La dureza de Mohs se parece más a una prueba de dureza comparativa en la que se compara el material en busca de muescas con un material conocido o valor de dureza.
10 minerales se clasifican en la escala de Mohs de baja dureza a alta dureza del 1 al 10, como se muestra en la imagen a continuación. La dureza de Mohs no es adecuada para los campos de ingeniería ya que la dureza de los materiales de ingeniería es bastante alta.
La medición de dureza en la prueba de dureza de Mohs se realiza en niveles de dureza de escala macro, micro o nanométrica utilizando el probador de dureza de Mohs. La unidad de dureza de Mohs es el número del 1 al 10, ya que es solo una prueba cualitativa.
¿Qué es la prueba de dureza Brinell?
En la prueba de dureza Brinell, se presiona un indentador, una bola hecha de metal de carburo (anteriormente acero endurecido) con un diámetro D, en la superficie del objeto de prueba y se mide el diámetro ‘d’ de la muesca después de la eliminación de la fuerza del objeto de prueba.
La dureza Brinell HB (según el estándar HBW) es proporcional al cociente de la fuerza de prueba y la superficie de la indentación.
El ensayo de Dureza Brinell tiene una limitación de aplicación a una dureza Brinell máxima de 650 HBW. La unidad de dureza Brinell es HB.
El probador de dureza Brinell se usa para probar varios materiales usando diferentes cargas de prueba y diámetros de bola de penetración.
En Estados Unidos, la prueba Brinell que utiliza un indentador de 100 mm de diámetro con una carga de 3000 kg se utiliza para la prueba de dureza en fundición de acero y hierro, mientras que la carga de aluminio utilizada es de 1500 kg.
Los materiales blandos como el cobre y sus aleaciones, el latón y el bronce, se prueban con un indentador de 5 a 10 milímetros de diámetro con una carga de 500 kg.
Las pruebas Brinell se informan como “75 HB 5/1000/20”, lo que significa que se logró una dureza Brinell de 75 utilizando una bola de 5 milímetros de diámetro con una carga de 1000 kg aplicada durante 20 segundos.
¿Qué es la prueba de dureza Rockwell?
En la prueba de dureza Rockwell, el indentador, un cono de diamante con una punta redondeada o una esfera de acero, se presiona en la pieza de prueba en dos etapas.
- Se aplica una carga menor de 10 kg al principio para hacer la muesca inicial y evitar errores debido a la rugosidad de la superficie.
- Después de eso, el dial se establece en cero y se aplica la carga principal para hacer la sangría. A continuación, se elimina la carga principal y se toma la medida de la sangría. Nota: la primera carga aún no se elimina en esta etapa.
La profundidad de penetración restante tb de este penetrador se determina bajo ciertas condiciones. La dureza Rockwell se deriva de la profundidad de penetración tb.
La dureza después de ROCKWELL es inversamente proporcional a la profundidad de penetración. Las profundidades de penetración bajas significan altos niveles de endurecimiento, mientras que las profundidades de penetración altas son características de los materiales blandos.
El principio de prueba de la prueba de dureza Rockwell se muestra en la siguiente figura. La unidad de dureza Rockwell es HRC.
El indentador en dureza Rockwell es una bola de acero o un cono esférico con punta de diamante que tiene un ángulo de 120° y un radio de punta de 0,2 milímetros, conocido como Brale.
Rockwell Testing utiliza la escala Rockwell para durezas como A, B y C. La escala B significa que el indentador utilizado es una bola, mientras que en las escalas A y C se utiliza un indentador de diamante.
Si ve un valor de dureza informado como 60 HRB, significa que el material tiene una dureza Rockwell de 60 en la escala B, de manera similar, 60 HRC significa que el material tiene una dureza Rockwell de 60 en la escala C.
En la siguiente imagen se muestran diferentes escalas de prueba de dureza Rockwell. La escala A se utiliza para materiales muy duros, como carburos cementados, material cementado, la escala B y C para acero, cobre, aluminio, etc., mientras que la escala K a V es para materiales blandos.
¿Qué es la prueba de dureza Vicker?
La prueba de Vickers se ejecuta presionando una pequeña pirámide de diamante de geometría conocida en una muestra con una carga conocida (generalmente gramos o kilogramos de fuerza, sí, esos realmente tienen un uso) y luego midiendo la muesca resultante para determinar su profundidad.
Esta profundidad y fuerza se pueden conectar a una ecuación de dureza Vickers para determinar la dureza del material. En las pruebas de dureza, cuanto más pequeña es la muesca, más dura es la superficie de un material, como se muestra en el siguiente diagrama.
Aquí, la muestra A tiene una pequeña muesca en comparación con las muestras B y C. Por lo tanto, la muestra A es la más dura y la muestra C es el material más blando.
¿Qué es la prueba de dureza superficial Rockwell?
Este tipo de prueba de dureza se usa para materiales de lámina delgada o componentes propensos a doblarse o enrollarse debido a las condiciones normales de prueba de dureza. El probador de dureza superficial Rockwell utiliza un indentador Rockwell normal pero con una carga de prueba reducida.
El valor de la primera carga (menor) es de 3 KG y la carga de la segunda etapa es de 15 o 45 Kg según el tipo de indentador. En la prueba de dureza superficial Rockwell, se agrega la letra ‘T’ al valor de dureza, donde T significa prueba de material delgado.
Por ejemplo, un valor de dureza de 25 HR20T significa que la dureza superficial es de 25, se utilizó una carga de prueba de 15 kg y un indentador de bola de acero.
¿Qué son las pruebas de microdureza Vickers y Knoop?
Las pruebas de microdureza Vickers y Knopp se utilizan para probar la dureza de materiales delgados, la dureza de los recubrimientos de película delgada en las superficies de los materiales endurecidos.
Ambas pruebas utilizan un indentador en forma de pirámide de diamante y esta forma es el único factor diferenciador entre estas dos pruebas.
En la prueba de microdureza Vickers se utiliza un indentador de pirámide de diamante cuadrado, mientras que en la prueba de dureza de Knoop se utiliza un indentador piramidal de forma rómbica (proporción diagonal 7,114:1).
El indentador de dureza Vicker tiene una punta afilada y no debe usarse para materiales quebradizos, de lo contrario, pueden provocar una fractura por fragilidad debido a la carga concentrada.
La indentación de dureza Knopp es menos profunda que la de Vicker. La siguiente imagen muestra el tipo de indentador para la prueba de dureza Knoop, Vicker, Brinell y Rockwell.
La carga de prueba se aplica en el rango de 10 gramos a 1 kilogramo, que es bastante más bajo que los valores de carga aplicados en la prueba Vicker Macro Dureza (48 KG).
La prueba de microdureza se lleva a cabo con mayor aumento (hasta 1000X) en comparación con la prueba de macrodureza, ya que el tamaño de la muesca es mucho más pequeño en comparación con la anterior.
Los probadores de microdureza avanzados ya no requieren leer los valores de dureza del gráfico. Las medidas de las dimensiones de la indentación se realizan en la máquina y se bloquean mediante un interruptor y la máquina da la lectura directa del valor de dureza correspondiente.
Las unidades para la dureza Vicker son HV y para la dureza Knoop son HK. Por ejemplo, puede ver un valor de microdureza de Knoop como 3000HK25, lo que significa una dureza de 3000 Knoop con una carga de 25 gramos.
¿Qué es el escleroscopio y las pruebas de dureza de rebote?
La prueba del escleroscopio funciona al soltar un martillo con punta de diamante desde una altura fija en la superficie de prueba a través de un tubo de vidrio por su propio peso.
El rebote del martillo después del golpe y la altura del rebote se miden en una escala graduada. La escala se divide en 100 partes según el rebote resultante del acero con alto contenido de carbono.
El número de dureza es una medida directa del rebote del martillo en el tubo. Simple, más duro el material de la muestra de prueba, mayor el número de dureza de rebote.
¿Qué es la prueba de dureza del durómetro?
Se utiliza un durómetro para medir la dureza en materiales elásticos como el caucho, los plásticos blandos, el vinilo, la poliolefina y el fluoropolímero.
El dispositivo utiliza un resorte calibrado para aplicar una fuerza definida a un pie de indentador que puede tener forma de cono o forma de esfera.
La profundidad de la indentación se mide mediante un dispositivo indicador. En el mercado se encuentran disponibles diferentes tipos de Durómetros. El modelo A más común se usa para materiales blandos y el modelo D se usa para materiales duros.
¿Qué es la prueba de dureza Barcol?
La prueba de dureza Barcol se utiliza para materiales más blandos, como materiales compuestos, resinas termoendurecibles y plástico, para comprobar el estado de su curado.
La prueba se basa en la profundidad de la indentación hecha por el indentador y luego la compara con una muestra o material de referencia.
La muestra de prueba se coloca debajo del indentador Barcol y se aplica presión hasta que el dial del manómetro toca su lectura máxima. La prueba de dureza Barcol es solo una prueba cualitativa.
