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DUREZA MINERALOGICA : La escala de dureza mineralógica es la resistencia que oponen los materiales a ser rayados por otros, fue la primera de las escalas.

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1 DUREZA MINERALOGICA : La escala de dureza mineralógica es la resistencia que oponen los materiales a ser rayados por otros, fue la primera de las escalas de dureza. Fue establecida por F. Mohs en Fijó la siguiente escala arbitraria de minerales 1Talco6Feldespato 2Yeso7Cuarzo 3Caliza8Topacio 4Espato flúor 9Zafiro o Corindón 5Apatito10Diamante Escogidos estos minerales los demás tendrán valores intermedios entre ellos Por ejemplo: Plomo : 1.5, aluminio : 2, Cobre y plata : 2.5, hierro: 3.5 etc. DUREZA DE LOS MATERIALES 1

2 ENSAYO DE MARTENS : Martens fue el primero en desarrollar una maquina para medir dureza, se baso en el esclerómetro de Franz. La dureza se determina en función de la oposición que un material ofrece a ser rayado por un diamante de forma piramidal con un ángulo en el vértice de 90º. El principio se basa en un brazo en el que en un extremo está el diamante y en el otro la carga, esta puede desplazarse a lo largo de una corredera. La dureza Martens se expresa en gramos, que son los que deben actuar sobre el diamante para producir una raya sobre la probeta El ancho de la raya es de 0.01 mm. Por ejemplo: Dureza Martens del Pb 16.8, Cu: 37, acero de baja aleación 73. acero duro : 145 2

3 DUREZA DE LOS MATERIALES ENSAYO DE MARTENS

4 DUREZA DE LOS MATERIALES ENSAYO DE DUREZA A LA LIMA Es el procedimiento mas simple y mas extendido para apreciar la dureza de los metales. En general se usa una lima de 8¨ x 1¨ x ¼¨ de espesor de rayado simple y de dureza de 60 Rc. Para hacer el ensayo mas fácil lo mejor es compararlo con otro de dureza conocida. Se da una serie de ¨golpes¨ de lima a la pieza a ensayar,y se trata de determinar el ¨sonido ¨metálico que produce. 3

5 DUREZA DE LOS MATERIALES Ensayos de Penetración La Dureza como resistencia a la penetración. Resistencia que un material opone a ser penetrado por otro. La forma del penetrador, esférico, piramidal o cónico, produce una modificación total en las zonas deformadas. Para un mismo material depende fundamentalmente del angulo de penetracion Los valores de dureza medidos en diferentes condiciones de ensayo o mediante diferentes métodos difieren entre si,al provocar cambios en el volumen del material plásticamente deformado. 4

6 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL: Consiste en comprimir una bolilla de acero muy duro sobre la superficie del material a ensayar, durante un tiempo t., produciendo una marca llamada impronta, que es un calco de la esfera que penetra. La dureza Brinell se calcula con la formula : H B = P / S S= π.D.h H B= P / π.D.h ( Kg. / mm²) Y como S es la superficie de un casquete esferico la dureza Brinell se expresa. 2 P π.D ( D - V D² - d² ) H B = 5

7 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL

8 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL: Relación entre dureza Brinell y resistencia a la tracción: σ T = 0,346 H B Ensayos comparables: Las durezas solo son comparables si surgen de iguales configuraciones, condicion que se cumple cuando se obtienen impresiones geometricamente semejantes,o sea cuando el angulo α de abertura del casquete esferico resulte igual. Sen α / 2 = d /D = constante ( Condicion de semejanza) 7

9 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL: CONSTANTE DE ENSAYO Para 2 ensayos tenemos : H B 1 = H B 2 Operando tenemos : P 1 / D² 1 = P 2 / D² 2 = constante =C Para cada material hay una constante de ensayo que esta relacionada con el diametro de la bolilla

10 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL PENETRADORES: El penetrador Brinell standard es una bolilla de acero de Ø 10 mm y 850 H V de dureza y tolerancia de ± mm. Cuando con 3000Kg, la impresion sea de 2,5 mm o menos, la bolilla puede deformarse, no es valido el ensayo. La relacion aceptable es 0,25 D < d < 0.6 D Su valor optimo d = 0,375 D El espesor de la probeta debe ser de 8 a 10 veces la penetracion La relacion siguiente debe cumplirse:

11 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL TIEMPO DE APLICACIÓN DE LA CARGA: La dependencia de la dureza de la deformacion plastica hace que no dependa solamente del penetrador y de la carga sino tambien del factor tiempo, en especial aquellos materiales considerados blandos, para los aceros se establecio un tiempo de 15 segundos, y para aquellos metales muy blandos 30 seg. Como minimo llegando en algunos hasta 3 minutos. Las cargas deben cumplir la relacion fundamental C = P / D² Para indicar las caracteristicas del ensayo se colocara como subindice lo siguiente: 5 = Ø de la bolilla H B 5/750/ = carga aplicada 15 = tiempo de n aplicación de la carga

12 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA BRINELL Ensayo de Dureza El ensayo se realizara en una maquina de ensayos Rockwell, con una precarga de 10 Kg. Los valores de carga seran los siguientes para un diametro determinado: Ø 5 mm 125 Kg 62,5 kg. Ø 2,5 mm Kg. 62,5Kg. 32,5 Kg. Los diametros se mediran con una lupa graduada, y los valores de dureza se pueden obtener por calculo o por tablas. Se pueden obtener tomando los valores de la escala negra y determinando el valor de la dureza por tablas. Estudiar Guia de Trabajos Practicos de Dureza Brinell.

13 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA ROCKWELL; Se basa en la resistencia que opone un metal a ser penetrado por otro. El valor de la dureza se lee directamente En el cuadrante de la maquina. Actuan 2 cargas: una preliminar de 10 Kg. La segunda, es la que produce la deforma- cion permanente y es de 50, 90 o 140 Kg. Hay 2 penetradores : uno es un cono de diamante de 120° y sirve para medir la dureza de los materiales duros. El otro es una bolilla de acero de Ø 1/16, que sirve para medir la dureza de los materiales blandos. La lectura se hace sobre un micrometro que esta fijo en el aparato, tiene 2 escalas graduadas una negra de 100 divisiones para medir los valores realizados con el diamante, materiales duros. Y una roja, con 130 divisiones para medir, cuando se usa bolilla, materiales blandos.

14 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA ROCKWELL Considerando que la medición de la profundidad se registra en una escala de 100 divisiones,cada división mide 0,002 mm, verificamos que el máximo registro corresponderá a una profundidad de 0,2 mm. La escala negra para materiales duros tiene 100 divisiones, pero la escala roja para materiales blandos tiene 130 divisiones, pero como cada escala tiene la misma division, la escala roja esta corrida 30 divisiones. Alcance de la escala negra de 0 a 100 = 0,20 mm Alcance de la escala roja de 0 a 130 = 0.26 mm

15 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA ROCKWELL

16 ESCALAS DE DUREZAS DUREZA DE LOS MATERIALES

17 DUREZA ROCKWELL Pasos 1, 2, 3

18 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA ROCKWELL Pasos: 3,4,5,6,7

19 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA ROCKWELL AB es la diferencia de penetraciones cuando actúa la carga principal y cuando actúa la carga preliminar AC expresada en micronesAC es la diferencia entre las profundidades de la huella permanente cuando actúen los 150 kg y la penetración de la carga de 10 kg.

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21 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA ROCKWELL SUPERFICIAL Se utiliza para medir espesores muy pequeños o capas nitruradas etc. Utiliza una sola escala de 100 divisiones, siendo el valor de cada division de 0,001 mm, a fondo de escala tendremos 0,1 mm. Los penetradores son los mismos : Cono de diamante de 120 grados y punta redondeada de 0,2 mm de radio. Bolilla de acero de Ø 1/16 Se utiliza una precarga de 3 Kg. en todos los casos La carga suplementaria es 12, 27 y 42 kg. Las escala son RN con penetrador de diamante. (materiales duros) RT con penetrador bolilla de acero. (materiales blandos) Se denominaran R 15N, R 30N, R 45N, ( 12 +3), ( 27+3), (42+3) R 15T, R 30T, R 45T. El metodo de medicion es exactamente como el Rockwell Normal. El tiempo de aplicacion de la carga es de 5 a 7 segundos.

22 DUREZA DE LOS MATERIALES DUREZA VICKERS La determinacion de la dureza Vickers es similar a la dureza Brinell, pues se mide la carga por la seccion, el pentrador es una piramida de base cuadrangular de 136° en el vertice. H V = P / sup. Impresión Sup= 4.l.ap/2 Haciendo deducciones llegamos a H V = 1,854P/d² ( Kg. / mm² ) Se denomina Numero Vickers Las cargas pueden variar de 1 a 120 Kg. Las maquinas normales tienen las siguientes cargas: 1; 2,5; 5; 10; 20; 30; 50; 100 y 120 Kg. El tiempo de aplicacion de la carga es de 10 a 15 seg Los valores de dureza Vickers para aceros blandos es de 120 y 170 y para duros de 800 a1000

23 DUREZA DE LOS MATERIALES MICRODUREZA Knoop La microdureza Knoop mide la tension media entre el penetrador y el material. El penetrador Knoop esta constituido por un diamante, que en este caso esta tallado formando un angulo de 172°30 en 2 de sus aristas y las otras 2,130°. Se determina relacionando la carga aplicada con el area del romboide base de la impresion en la que no debera tenerse en cuenta la recuperacion elastica del material. Micro. Knoop= Carga/sup.base P/Sp ( Kg/mm²)

24 DUREZA DE LOS MATERIALES MICRODUREZA Knoop Numero de dureza Knoop= H K = P/C p l² = P/l² ( Kg./mm² ) La carga que se utiliza es de 300 gr. La profundidad que se alcanza en los metales mas duros es de 30 a 40 micrones. La probeta normalmente debe incluirse y pulirse como para una metalografia, deben seguirse todos los pasos, inclusive atacarla con los reactivos convenientes.

25 DUREZA DE LOS MATERIALES MICRODUREZA Vickers Los penetradores Vickers son los mismos que se usan en el Normal, o sea es una piramide de base cuadrangular de diamante con un angulo de 136° entre sus aristas. La dureza se obtiene por el cociente entre la carga aplicada y la superficie de la impresion producida. Microdureza Vickers : Hm V + P/S ( Kg./ mm²)= 1854,36 P/d² (Kg./mm²) La carga aplicada es de 300gr. Y se alcanza una profundidad de 3 a 4 micrones. Tambien se aplican cargas de 100gr, cuando se requieren profundidades menores

26 DUREZA DE LOS MATERIALES MICRODUREZA Los aparatos que se utilizan se llaman microdurometros, contienen un microcospio y un dispositivo que tiene el diamante. La carga se dispara mediante un accionamiento a distancia o automaticamente. El ocular y el diamante estan montados sobre un sistema revolver, la carga se aplica en el punto que se fijo con el ocular El ocular esta graduado de manera que se miden las diagonales con total exactitud. Los valores de dureza se obtienen por calculo o por tablas.

27 DUREZA DE LOS MATERIALES MICRODUREZA CONDICIONES DEL ENSAYO 1- La superficie del material a ensayar debe estar preparada como una probeta metalografica, inclusive atacada, según los requerimientos. 2- La carga del ensayo sera funcion del espesor de la pieza y de la nitidez de la impresión y se aplicara durante 15 a 20 seg. 3- El durometro debe estar libre de vibraciones 4- El valor de la dureza resultara del promedio de por lo menos 5 mediciones lo sufientemente distanciadas como para evitar el endurecimiento por impresiones anteriores.


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