Ensayo De Dureza

Ensayos de Dureza



Desde el punto de vista físico se define la dureza como la resistencia que oponen los cuerpos a ser rayados o penetrados por otros con los que se compara.
La Ciencia de los Materiales restringe algo más el concepto para definirlo como la resistencia, cuantificada, que opone un cuerpo a la penetración de otro cuerpo más duro.
Bajo esta definición la cuantificación de ladureza se realiza en base a la medición de los parámetros de una huella, de tal modo que dureza, H, y dimensión de huella, h, estarán correlacionados inversamente. Es decir:
 H = f (1/h)                               (2.40)
Desde este punto de vista un ensayo de dureza es un ensayo de compresión hasta la rotura, cuyas formas de fractura es función del penetrador. Existe otro concepto dedureza y es el que se refiere a la capacidad de devolución de energía elástica que tienen los cuerpos. Es conocido que, de forma relativa para un determinado material, la capacidad de devolución de energía elástica, Ee, está correlacionada directamente con el grado de endurecimiento, gH, es decir:
 Ee = f(gH)                                (2.41)
Existen ensayos de dureza basados en este principio,devolución de energía, que recoge la información aportada por el ensayo de tracción, sólo, en su periodo elástico. Es el ensayo SHORE que desarrollamos en esta unidad.

 

6.1 ENSAYOS BRINELL
En el ensayo de dureza Brinell el penetrador es una bola de acero extraduro de diámetro D, que se apoya sobre la probeta a estudiar; ejerciendo sobre la misma una fuerza P durante un tiempo t dado,aparece una huella de diámetro d sobre el metal, figura 2.32. La dureza Brinell viene definida por:
HB = P/S               (2.42)
siendo S la superficie de la huella, casquete esférico. P se expresa en kg fuerza y S en mm2. También puede expresarse de la siguiente manera:

(2.43)
 
Figura 2.32. Esquema del ensayo de dureza Brinell.


La máquina de ensayos de dureza Brinell debe disponer delos siguientes elementos:
. Cabezal capaz de ejercer cargas, P, controladas hasta de 3000 Kg. 
. Penetradores de bola de diámetros 0.625 a 10 mm. 
La selección de las cargas, P, y diámetros, D, es una función del espesor de la pieza a ensayar, pues los resultados de dureza quedan falseados cuando pequeños espesores son ensayados con grandes cargas. 
La normas DIN 50351, indica la forma deselección de las cargas, materiales y diámetro de bolas, estableciendo para cada material una relación entre la carga y el cuadrado del diámetro, la cual constituye la constante del ensayo, Ce:
Ce = P/D2                 (2.44)
Se consigue obtener unidades Brinell de dureza equiparables para una misma aleación, si se mantiene constante, para distintas cargas de ensayo, el parámetro Ce.
Enconsecuencia, el tipo de ensayo Brinell queda definido por: el diámetro de la bola, d, la carga, P, y el tiempo de permanencia de la carga, t. Cada tipo de ensayo Brinell, se expresa en la forma:
[n HBD/P/t]



6.2 ENSAYO VICKERS
El ensayo de dureza Vickers es, como el Brinell, un ensayo cuyo objetivo es la determinación de la superficie lateral, S, de la huella. El penetrador es una pirámide dediamante de base cuadrada, cuyo ángulo en el vértice es de 136°. La dureza Vickers viene definida por la relación:


 
 HV = P/S (2.45)
expresándose P en kg fuerza. La superficie lateral S de la huella puede expresarse en función de la diagonal d del cuadrado de la base de la huella piramidal cuando se ha suprimido la carga, figura 2.33:
 S = d2/2 sen68°              (2.46)
con lo que:        HV =2P sen68°/d2 = 1.8544 P/d2       (2.47)
El campo de aplicación es de muestras medianas de materiales templados o muy endurecidos. La máquina de ensayos Vickers dispone de:
. Cabezal para ejercer cargas controladas desde 5 a 120 kilogramos. 
. Penetrador Vickers de 136° de vértice.
 
Figura 2.25.  a) Diferentes entallas normalizadas.  
b) Probetas tipo Charpy.


La selección de la carga...