Dureza Brinell
Páginas: 8 (1924 palabras)
Publicado: 22 de febrero de 2013
Elaborado por Gabriel Calle y Edison Henao UTP
DUREZA BRINELL OBJETIVO DEL ENSAYO. Determinar experimentalmente la dureza Brinell. Estudiar su campo de aplicación. CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES. Definición de dureza: Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contactolocales inferidos por otro cuerpo, más duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador ó penetrador), de determinada forma y dimensiones. Un análisis de la anterior definición nos lleva a las siguientes conclusiones: 1) la dureza, por definición, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en sí; 2) los métodos de dureza por indentación presuponen la presenciade esfuerzos de contacto, por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal; 3) el indentador o penetrador no debe sufrir deformaciones residuales. El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones específicas, contra la superficie del material a ensayar yse mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga (figura 1).
Figura 1. Símbolos que describen la dureza Brinell. Ateniéndonos a la definición, el número de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la huella: = = = ;
HBS para los casos en que se utilice bolade acero HBW para cuando se utilice bola de carburo de tungsteno El carburo de tungsteno es un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. Pertenece al grupo de los carburos con composición química de W3C hasta W6C. 1
Elaborado por Gabriel Calle y Edison Henao UTP
La deducción de la fórmula de cálculo del área A del casquete esférico, puede verse en el anexo 1. En la práctica se usala siguiente fórmula de trabajo: = ,
donde: D = es el diámetro de la bola en mm, F = es la carga aplicada en kgf, y d = es el diámetro medio de la indentación en mm. El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones: Diámetro de la bola (D) : Carga (F): Duración de la carga (t): 10 mm 3000 kgf 10 ... 15 s
En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones elnúmero de dureza Brinell se denota sin ningún sufijo. Ejemplo:
220 HB
Esta notación indica una dureza Brinell de 220 bajo las condiciones estándar arriba nombradas. (10/3000/15). Si por alguna razón no pueden aplicarse las condiciones estándar es posible aplicar cargas menores y utilizar indentadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones no se consideran como estándar). En este caso laobtención de resultados comparables de los ensayos exige la observación del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constante de la relación de la carga respecto al cuadrado del diámetro de la bola (obsérvese la fórmula de dureza), es decir, P = const D2 . Se toma esta relación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material investigado (ver tablas deanexo 2). En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estándar y atendiendo a la consideración anterior, la dureza Brinell se denota también como HB, pero con la adición de sufijos que indiquen el diámetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicación de la misma. Ejemplo:
63 HB 10/500/30
Esta notación indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm dediámetro y una carga de 500 kgf aplicada durante 30 s. Para la escogencia de la relación de carga y la correspondiente combinación de diámetro de bola y carga a aplicar se poseen tablas ampliamente conocidas. Se muestran en el 2
Elaborado por Gabriel Calle y Edison Henao UTP
anexo 2 las tablas tomadas (con algunos cambios y adiciones), del manual de la máquina de dureza Brinell de nuestro...
DUREZA BRINELL OBJETIVO DEL ENSAYO. Determinar experimentalmente la dureza Brinell. Estudiar su campo de aplicación. CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES. Definición de dureza: Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contactolocales inferidos por otro cuerpo, más duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador ó penetrador), de determinada forma y dimensiones. Un análisis de la anterior definición nos lleva a las siguientes conclusiones: 1) la dureza, por definición, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en sí; 2) los métodos de dureza por indentación presuponen la presenciade esfuerzos de contacto, por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal; 3) el indentador o penetrador no debe sufrir deformaciones residuales. El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones específicas, contra la superficie del material a ensayar yse mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga (figura 1).
Figura 1. Símbolos que describen la dureza Brinell. Ateniéndonos a la definición, el número de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la huella: = = = ;
HBS para los casos en que se utilice bolade acero HBW para cuando se utilice bola de carburo de tungsteno El carburo de tungsteno es un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. Pertenece al grupo de los carburos con composición química de W3C hasta W6C. 1
Elaborado por Gabriel Calle y Edison Henao UTP
La deducción de la fórmula de cálculo del área A del casquete esférico, puede verse en el anexo 1. En la práctica se usala siguiente fórmula de trabajo: = ,
donde: D = es el diámetro de la bola en mm, F = es la carga aplicada en kgf, y d = es el diámetro medio de la indentación en mm. El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones: Diámetro de la bola (D) : Carga (F): Duración de la carga (t): 10 mm 3000 kgf 10 ... 15 s
En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones elnúmero de dureza Brinell se denota sin ningún sufijo. Ejemplo:
220 HB
Esta notación indica una dureza Brinell de 220 bajo las condiciones estándar arriba nombradas. (10/3000/15). Si por alguna razón no pueden aplicarse las condiciones estándar es posible aplicar cargas menores y utilizar indentadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones no se consideran como estándar). En este caso laobtención de resultados comparables de los ensayos exige la observación del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constante de la relación de la carga respecto al cuadrado del diámetro de la bola (obsérvese la fórmula de dureza), es decir, P = const D2 . Se toma esta relación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material investigado (ver tablas deanexo 2). En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estándar y atendiendo a la consideración anterior, la dureza Brinell se denota también como HB, pero con la adición de sufijos que indiquen el diámetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicación de la misma. Ejemplo:
63 HB 10/500/30
Esta notación indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm dediámetro y una carga de 500 kgf aplicada durante 30 s. Para la escogencia de la relación de carga y la correspondiente combinación de diámetro de bola y carga a aplicar se poseen tablas ampliamente conocidas. Se muestran en el 2
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anexo 2 las tablas tomadas (con algunos cambios y adiciones), del manual de la máquina de dureza Brinell de nuestro...
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