Ensayo Dureza

INTRODUCCIÓN
En la actualidad el ensayo de dureza consiste en determinar la resistencia superficial de una probeta, de determinado material, a la deformación.
El objetivo de este ensayo es determinar la dureza de un material y relacionarla con otras propiedades relacionadas como son la estructura cristalina o la elasticidad.
CONCEPTO DE DUREZA
La dureza se puede definir como la resistenciasuperficial que opone un material a la deformación. Depende de la elasticidad del material, de su estructura cristalina y de las acciones mutuas existentes entre cristales. Según el método que se emplee para medir la dureza se distinguen:
- Resistencia que opone un material a ser rayado por otro.
- Resistencia que opone un material a dejarse deformar por la acción de una carga sobre un pequeñopenetrador colocado sobre la superficie de la pieza.
- Reacción elástica de un material al golpear sobre él con un cuerpo duro.
Resistencia de un material a ser rayado por otro: Escala de Mohs
Los primeros procedimientos que se idearon para medir la dureza se basaron en la resistencia que oponen los materiales a ser rayados. Friedrich Mohs estableció en 1822 una escala, empleada en mineralogía,y que compara un determinado material con una serie de 10 minerales tomados como patrones, numerados del 1 al 10 en orden creciente de durezas. La escala de Mohs consta de los siguientes minerales:

Figura 1: Escala de Mohs
Una superficie blanda se raya con más facilidad que una dura. Así un mineral duro, como el diamante, rayará a todos los que estén por debajo en la escala. Se trata de unamedida de dureza relativa.
Dureza al rayado en metales
Mohs no extendió su método a los metales. Por eso Martens construyó un aparato para medir la dureza al rayado de metales.
El esclerómetro de Martens consta de un diamante de forma piramidal, cuyo ángulo en el vértice es de 90º y sobre el cual, mediante un brazo de palanca puede actuar una carga determinada. La probeta, sujeta en un soporteadecuado, se desplaza debajo del diamante el cual produce un surco, cuya anchura se mide con un micrómetro. La dureza Martens se calcula por la fórmula:
∆M=10000/a^2

Figura 2: Parámetro en dureza Martens
Una variante al ensayo Martens es el de Turner que expresa la dureza en función de los gramos necesarios para que la punta de diamante produzca en el material que se ensaya un surco deanchura constante e igual a 10 micras (0,01 mm).
Método de rayado con lima
Consiste en determinar, de forma aproximada, la dureza de un acero templado por medio de una lima nueva o en buen estado. Aun cuando sólo da una información cualitativa, el procedimiento es muy útil, ya que permite comprobar de forma aproximada la dureza y así poder elegir la herramienta adecuada a la hora de mecanizaruna pieza de acero.
Dureza a la penetración estática
Se usan diferentes métodos que se basan en la acción de un pequeño penetrador (identador) que es forzado a actuar sobre la superficie de la pieza, tal y como se muestra en la figura 3. En estos ensayos se mide la profundidad o tamaño de la huella resultante, relacionándola con un valor de dureza. Las durezas medidas tienen solamente significadorelativo, y es necesario tener precaución al comparar durezas obtenidas por técnicas distintas.
Actualmente, los métodos más utilizados son: Brinell, Vickers y Rockwell.


Figura 3: Penetración estática.
DUREZA BRINELL
Método de medida de la dureza ideado por el ingeniero y profesor sueco Johan August Brinell, en 1900. Consiste en comprimir una bola de acero templado, de un diámetrodeterminado, sobre el material a ensayar, por medio de una carga y durante un tiempo también conocido.
Para realizar el cálculo, se mide el diámetro de la huella dejada por el penetrador y se determina la dureza del material por la relación entre la carga aplicada P (daN), y el área de la huella (mm2).
HB=(P(daN))/(S (〖mm〗^2))
Considerando la superficie de la huella como una esfera de diámetro D....