Dureza Brinell

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
“UNIDAD AZCAPOTZALCO”

Robótica Industrial
3rm2
Ensaye de materiales
Práctica 3

Ensaye de dureza Brinell


Introducción
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 deesfuerzos de contacto 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 indentaciónpresuponen la presencia 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 superficiedel material a ensayar y se mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga.


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:

En la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo:

Para que esta fórmula se cumpla,la superficie de la probeta debe estar totalmente plana, de no ser así, las irregularidades podrían generarnos variaciones en las lecturas. Para saber si la superficie está totalmente plana, se utiliza una de las propiedades de reflexión de los materiales, es decir, las irregularidades reflejan la luz en direcciones distintas, precisamente por el hecho de ser irregularidades, si tenemos unasuperficie plana, y por la propiedad de los metales de ser brillantes, la luz se reflejara casi en su totalidad, justo como sucede en un espejo.
Por este hecho, la probeta a trabajar debe estar en condiciones de “acabado espejo” que no es otra cosa que un pulido casi perfecto.
El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:

Diámetro de la bola  (D) : 
10 mm
Carga (P):3000 kgf
Duración de la carga (t):
10 ... 15 s

En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el número de dureza Brinell se denota sin ningun 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 yutilizar indentadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones 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 constancia de la relación de la carga respecto al cuadrado del diámetro de la bola (obsérvese la fórmula de dureza), es decir,
.
Se toma estarelación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material investigado.
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 10/500/30Esta notación indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 500 kgf. aplicada durante 30 s.
Se debe tener sumo cuidado en que el diámetro de la huella esté entre el 25% y 60% del diámetro de la bola. Es decir, para las condiciones estándar (bola de 10 mm), el diámetro de la huella debe estar entre 2,5 y 6 mm. En la literatura se considera que la huella...