metalurgia ensayo

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 decontacto locales 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 lapresencia de 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 delmaterial a ensayar y se
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 loscasos en que se utilice bola de 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.
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La deducción de la fórmula de cálculo del área A del casquete esférico, puede verse enel anexo 1.
En la práctica se usa la 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 derealizarse el ensayo bajo estas condiciones el número 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 (estasmediciones no se consideran como estándar). En este caso la obtención 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 lanaturaleza y dureza supuesta del
material investigado (ver tablas de anexo 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 notaciónindica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm de
diámetro 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
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anexo 2 las tablas tomadas (con algunos...