Pruebas de dureza de los metales

PRUEBAS DE DUREZA
Generalidades
La dureza se define ingenierilmente como la resistencia a la penetración. Esta resistencia es la función de las propiedades mecánicas del material, sobre todo de su límite elástico y, en menor grado, de su tendencia al endurecimiento de trabajo, y del módulo de elasticidad. Si se tiene un material de composición dada, y se conoce su historial, se puederelacionar el límite elástico (para fines prácticos, el esfuerzo de cedencia) con la resistencia a la tensión, la ductilidad y la tenacidad. Por tanto, las pruebas de dureza pueden proporcionar datos de los que se pueden derivar muchas propiedades mecánicas importantes. Y, puesto que las pruebas de dureza se pueden llevar a cabo fácil y rápidamente, se usan ampliamente y se emplean para controlarprocesos, así como para inspeccionar y determinar la acep¬tación de materiales y componentes.
Las pruebas de dureza comunes se basan en la aplicación lenta de una carga fija a un muescador que se abre paso sobre la superficie lisa de la muestra. Una vez que se quita la carga, se mide el área o bien la profundidad de la penetración, lo cual indica la resistencia a la carga. A continuación se analizantres cla¬ses de pruebas.
3.2 Prueba de Brinell
La prueba de Brinell se basa en cargas mecánicas o hidráulicas hasta de 3,000 kg, que actúan a través de una bola de 10 mm de acero endurecido o de carburo. A fin de compensar las variaciones en la respuesta de los materiales a la aplicación de la carga, se debe especificar el tiempo que ésta se aplica. Para materiales duros, tales como el acero, unperíodo de carga de quince segundos es el apropiado. Los metales y las aleaciones más blandos, por ejemplo el bronce, requieren alrededor de treinta segundos; y el magnesio, aproximadamente dos minutos. Después de quitar la carga, el diámetro de la impresión hecha por la bola se mide en milímetros. El número de dureza de Brinell, cuya abreviatura es BHN, es el cociente de la carga P, dividido porel área A de la impresión:
BHN = P .
D- (D2 - d2) π D / 2

en donde D es el diámetro de la bola y d el de la impresión.
En la práctica, el BHN se lee directamente en una tabla en la que se enumeran valores diferentes de d para varios valores de P.
La prueba de Brinell produce una impresión grande en la superficie de la pieza probada. Cuandono se pue¬da tolerar una impresión tan grande ( y a menudo éste es el caso), la prueba es destructiva. No obstante la impresión grande tiene la ventaja de que proporciona resultados más representativos que los de una impresión pequeña, la cual sería más sensible a heterogeneidades locales de suavidad y dureza. La magnitud de la impresión hace también que la prueba sea menos sensible a la presenciade escamas y acabado áspero, que cuando se efectúan pruebas a base de muescas pequeñas.
3.3 Pruebas de Rockwell
Las pruebas de Rockwell dependen de la medición de la profundidad diferencial de una deformación permanente, producida por la aplicación y la eliminación de cargas diferenciales. Se usan varias combinaciones de penetrador y carga, para adaptar las distintas pruebas de Rockwell amateriales de diversa dureza y espesor. Entre los penetradores se incluyen diamantes de forma cónica, conocidos como Brale, y bolas de acero duro, cuyos diámetros varían 1/16 a 1/2 pulgada. El diamante cónico tiene un ángulo de abertura de 120° y un radio de 0.2 mm, en la punta.
Las pruebas Rockwell estándar requieren que se emplee una carga ligera de 10 kg, para asentar firmemente el penetradoren la superficie de la muestra; esto se conoce como carga menor. Después de la aplicación de la carga menor, se pone a cero el calibrador de profundidad y se aplica y se retira una carga mayor, lla¬mada carga principal. Mientras está; actuando todavía la carga menor, se mide la profundidad de penetración permanente. El indicador de profundidad, que sirve para medir la penetración, se calibra en...