Dureza

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Teoría Dureza 1/6

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN

LABORATORIO DE MATERIALES PARA INGENIERÍA
PRÁCTICA N°1: ENSAYO DE DUREZA

Dureza.Definición La dureza es una medida de la resistencia de un metal a la deformación permanente (plástica) en su superficie. La dureza se mide forzando con unpenetrador sobre la superficie del material a ensayar. El material del penetrador es más duro que el material bajo ensayo. Los materiales comúnmente utilizados son Acero endurecido, Carburo de Tungsteno ó Wolframio y el diamante.

Ensayos de Dureza

Dureza Brinell El ensayo de dureza Brinell consiste en comprimir sobre la superficie del material una esfera de acero de 10 mm de diámetro con una cargade 3000 Kgf. Cuando se aplica en materiales blandos se reduce la carga a 500 Kgf. Para materiales muy duros se emplea una esfera de Carburo de Tungsteno.

La carga se aplica por un tiempo determinado, usualmente 10 s. como mínimo, luego se mide el diámetro de la huella con un microscopio de pocos aumentos, debe obtenerse la media de dos diámetros perpendiculares.

La cifra de dureza Brinell(HB) es el resultado de dividir la carga P por el área superficial de la huella, se determina:

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HB =

πD D − D 2 − d 2

(

2P

)

donde: P: Carga en Kgf. D: Diámetro de la esfera, en mm d: Diámetro de la huella, en mm

De manera general, la cifra de dureza Brinell es constante para un material siempre y cuando sea realizado para una misma carga y diámetro deesfera. Para obtener un mismo valor de dureza con una carga que no sea la especificada, es necesario mantener una relación de semejanza geométrica, esta exige que la relación de los diámetros de la huella y de la esfera (d/D) sea constante. Basta mantener (P/D2) constante para que, en primera aproximación, se cumpla la ley de semejanza.

Dureza Vickers En el ensayo de dureza Vickers se emplea comopenetrador una pirámide de diamante de base cuadrada, donde las caras opuestas forman un ángulo de 136°. La dureza Vickers se expresa con la nomenclatura (VHNp), el símbolo P, expresa el valor de la carga aplicada en el ensayo.

La dureza Vickers se define como la relación de la carga al área de la superficie de la huella. El área se calcula a partir de la medición de las diagonales de la huella,utilizándose para ello un microscopio de pocos aumentos.

El ensayo de dureza Vickers ha tenido gran aceptación en el los trabajos de investigación porque, para una sola carga, basta una sola escala de dureza para incluir desde los metales muy blandos, con 5 VH, hasta los más duros, con 1500 VH. Como las huellas se hacen con una pirámide y son siempre

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geométricamentesemejantes, sea cual sea su tamaño, la dureza Vickers es independiente de la carga, y solo deja de cumplirse para cargas extremadamente pequeñas. Las cargas que se emplean dependen de la dureza del material a ensayar y pueden oscilar entre 1 y 120 Kgf.

La ecuación que define la dureza Vickers es:
2 P Sen (θ / 2 ) 1,854 P = L2 L2

VHN p =

donde: P: Carga en Kgf. L: Media de la diagonales

θ: Ángulo formado por las caras opuestas de la pirámide = 136°
Dureza Knoop

En muchos problemas metalúrgicos es necesario medir la dureza de superficies muy pequeñas, como por ejemplo: el gradiente de dureza en una superficie cementada, las determinaciones de dureza de los constituyentes de una microestructura, etc., son ejemplos típicos de esta clase de problemas. Las cargas aplicadas puedenser menores a los 25 gf. El penetrador Knoop es una pirámide de diamante que produce una huella en forma de rombo, con una relación entre las longitudes de las diagonales larga (L) y corta (b) igual de 7:1 y una relación entre la profundidad de penetración (t) y la diagonal corta (b) igual a 4. Al igual que las durezas Brinell y Vickers, la dureza Knoop se define como la carga dividida por el...
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