Ensayos de Dureza

Los ensayos de dureza miden la resistencia de un material a la deformación permanente o penetración bajo carga. Son cruciales en la selección de materiales para aplicaciones específicas, asegurando que puedan soportar las condiciones de trabajo previstas.

Dureza de Minerales

La dureza de los minerales se refiere a la resistencia que ofrecen a ser rayados por otros materiales. Esta propiedad está directamente relacionada con la estructura atómica y los enlaces químicos del mineral.

Dureza de Materiales

La dureza de un material se define como la resistencia que opone a ser penetrado por otro material. Existen diferentes sistemas para medir la dureza, siendo los más comunes Brinell, Vickers y Rockwell.

Reacción Elástica y Dureza Dinámica

Algunos métodos de dureza se basan en la reacción elástica de un material al chocar con otro más duro. Ejemplos de estos métodos son la dureza Poldi y la dureza Shore.

Ensayos de Dureza con Lima

Este método consiste en intentar incidir en el material con una lima de picado. Si la lima arranca virutas, el material tiene una dureza menor a 60 HRC. Si la lima resbala, la dureza es superior. Este ensayo es impreciso y depende de la experiencia del operario.

Ensayos de Dureza Estáticos

En los ensayos de dureza estáticos, la carga se aplica progresivamente. Los métodos más comunes son:

Método Brinell

• Se basa en la impresión generada en la superficie del material por una bola de acero endurecido o carburo de tungsteno.
• La dureza Brinell (HB) se calcula dividiendo la carga aplicada (P) entre el área de la huella (S).
• Fórmula: HBW = (2 x P) / (π x D² x (1 – √(1 – d²/D²))), donde D es el diámetro de la bola y d es el diámetro de la huella.

Particularidades del Ensayo Brinell:

• La superficie de ensayo debe ser plana, uniforme, libre de óxido e inclusiones.
• El espesor de la pieza debe ser al menos 8 veces el valor de la profundidad del casquete esférico.
• No se recomiendan para materiales con durezas superiores a 450 HB.

Método Vickers

• Utiliza un penetrador de diamante con forma de pirámide cuadrangular con un ángulo de 136 grados.
• Permite medir durezas más elevadas que el método Brinell.
• La dureza Vickers (HV) se calcula dividiendo la carga aplicada (P) entre el área de la huella (S).
• Fórmula: HV = 1,8544 x (P/L²), donde L es la longitud media de las diagonales de la huella.

Particularidades del Ensayo Vickers:

• La superficie de ensayo debe ser lisa, libre de óxido y lubricantes.
• El espesor de la probeta debe ser superior a 1,5 veces la diagonal de la huella.
• Se puede utilizar en superficies curvas aplicando factores de corrección.

Método Rockwell

• Mide la profundidad de penetración de un penetrador bajo una carga específica.
• Utiliza un cono de diamante para materiales duros o una esfera de acero para materiales blandos.
• La dureza Rockwell se obtiene directamente de la escala del durómetro.

Particularidades del Ensayo Rockwell:

• La superficie de ensayo debe ser plana, uniforme y libre de lubricantes.
• El espesor de la probeta debe ser al menos 10 veces la profundidad de la huella permanente.
• Se deben desechar las dos primeras mediciones para ajustar el penetrador.

Ensayos de Dureza Dinámicos

En los ensayos de dureza dinámicos, la carga se aplica de forma brusca. Algunos métodos son:

1. Métodos por Choque

Dureza Poldi

• Se basa en el impacto de una bola sobre la superficie del material a ensayar y una probeta patrón de dureza conocida.
• La dureza Poldi se determina comparando el diámetro de las huellas producidas en el material y la probeta patrón.

2. Métodos de Retroceso

Dureza Shore

• Mide la altura de rebote de un pequeño martillo con punta de diamante después de impactar contra la superficie del material.
• La dureza Shore es directamente proporcional a la altura de rebote.

Ensayo Knoop

• Similar al método Vickers, pero utiliza un penetrador de diamante con forma de pirámide romboidal.
• Se utiliza para medir la dureza de materiales frágiles y recubrimientos delgados.
• Fórmula: HK = F / (0,07028 x L²), donde F es la carga aplicada y L es la longitud de la diagonal mayor de la huella.