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CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA

Trazabilidad y Unificación de las escalas de Dureza en México
Alfredo Esparza Ramírez División de Metrología de Fuerza y Presión aesparza@cenam.mx Resumen. Las mediciones de dureza desempeñan un papel importante en la determinación de las características mecánicas de un material y, es frecuente que estos resultados se tomen como base para la aceptación o rechazode piezas terminadas. Ante la diversidad de métodos, escalas, penetradores, fuerzas aplicadas y tiempos de prueba no se tiene una definición completa en la magnitud de dureza en las normas mexicanas e internacionales, por lo que su trazabilidad y diseminación de esta magnitud debe ser adecuadamente realizada. Tanto la trazabilidad como su diseminación las mediciones de dureza constituyen dospuntos importantes en la definición de esta magnitud. En este trabajo, se presentan los problemas y alternativas de solución para la adecuada medición y diseminación de la magnitud de dureza, así como una visión global de los trabajos que se han realizado a nivel mundial sobre este tema además se presentan los métodos de mayor utilización en la industria, sus magnitudes de influencia y las alternativasque se tienen para la unificación de las escalas de dureza en México.

1. Principio de medición de las escalas de dureza convencionales (Rockwell, Brinell y Vickers)
Método Rockwell El método consiste en introducir un penetrador (cono de diamante o bola de acero endurecido), sobre la pieza de trabajo, mediante la aplicación sucesiva de dos cargas según las condiciones específicas de la pruebaque se esté realizando y medir la deformación o profundidad de la huella dejada por el penetrador. La unidad de medida de la profundidad S es 0,002 mm y a partir de esta medida se deduce el número de dureza Rockwell.

HR = N donde:

h S

(1 ).

h: es la profundidad de la huella N = 100 para penetrador de diamante y 130 para penetrador esférico S: es la unidad de medida de la profundidad(0,002 mm para Rockwell y 0,001 mm para Rockwell superficial)

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Método Brinell En el método de prueba de dureza Brinell utiliza un penetrador de bola de acero endurecido que es aplicado sobre una superficie del materialbajo prueba. Posteriormente, al retirar la fuerza aplicada a la pieza, se observa una huella producida por el penetrador, de la cuál se mide el diámetro de la impresión mediante un dispositivo óptico (proyector de imagen en la máquina de ensayo, o por medio de un microscopio).

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Físicamente la dureza Brinell se define como:

F : fuerza aplicada en N D,d : diámetro del balín y de la huella en mm gn : aceleración local de la gravedad en m/s 2

Método Vickers Este método consiste en hacer, sobre la superficie de una probeta, una huella con un penetrador en forma de pirámide recta de base cuadrada, con determinadoángulo en el vértice, y medir la diagonal de dicha huella después de quitar la carga F (ver figura) La dureza Vickers se define como el cociente de la carga de ensayo por el área de la huella, que se considera como una pirámide recta de base cuadrada y con el mismo ángulo en el vértice que el penetrador. El tipo de prueba de dureza Vickers es muy similar a tipo Brinell, aunque la prueba Vickersutiliza un penetrador piramidal de diamante con ángulo de 130º entre sus caras y con base cuadrada. El número de dureza Vickers HV está dado por la relación entre la fuerza aplicada y la superficie de la huella de acuerdo a la ecuación siguiente:

donde: F : fuerza aplicada en N D : promedio de las diagonales en mm

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