Durez

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La durez ye la oposición qu'ufierten los materiales a alteraciones físiques como la penetración, la abrasión y el rayáu. Por casu: la madera puede rayase con facilidá, esto significa que nun tien muncha durez, ente que'l metal ye muncho más malo de rayar. Na actualidá la definición más estendida amás de los minerales y cerámiques sería la resistencia a la deformación plástica alcontrada.

Escales d'usu industrial[editar | editar la fonte]

En metalurxa la durez mídese utilizando un durómetro pal ensayu de penetración d'un indentador. Dependiendo del tipu de punta emplegada y del rangu de cargues aplicaes, esisten distintes escales, afeches pa distintos rangos de durez.

L'interés de la determinación de la durez nos aceros finca na correlación esistente ente la durez y la resistencia mecánica, siendo un métodu d'ensayu más económicu y rápido qu'el ensayu de tracción, polo qu'el so usu ta bien estendíu.

Hasta l'apaición de la primer máquina Brinell pa la determinación de la durez, ésta midíase de forma cualitativa emplegando una llima de aceru templáu que yera'l material más duro que s'emplegaba nos talleres.

Les escales d'usu industrial actuales son les siguientes:

Durómetro.
  • Durez Brinell: Emplega como punta una bola d'aceru templáu o carburu de wolframiu. Pa materiales duros, ye pocu esacta pero fácil d'aplicar. Poco precisa con chapes de menos de 6 mm d'espesura. Envalora resistencia a tracción.
  • Durez Knoop: Mide la durez en valores d'escala absolutes, y valórense cola fondura de señales grabaes sobre un mineral por aciu un instrumentu con una punta de diamante al que se-y exerz una fuerza estándar.
  • Durez Rockwell: Utilízase como punta un conu de diamante (en dellos casos bola d'aceru). Ye la más estendida, una y bones la durez llograr por midida directa y ye aptu pa tou tipu de materiales. Suelse considerar un ensayu non destructivu pol pequeñu tamañu de la buelga.
  • Rockwell superficial: Esiste una variante del ensayu, llamada Rockwell superficial, pa la caracterización de pieces bien delgaes, como cuchielles d'afaitar o capes de materiales que recibieron dalgún tratamientu d'endurecimientu superficial.
  • Durez Rosiwal: Mide n'escales absoluta de dureces, esprésase como la resistencia a la abrasión medies en pruebes de llaboratoriu y tomando como base'l corindón con un valor de 1000.
  • Durez Shore: Emplega un escleroscopio. Déxase cayer un indentador na superficie del material y vese el rebote. Ye adimensional, pero consta de delles escales. A mayor rebote -> mayor durez. Aplicable pa control calidable superficial. Ye un métodu elásticu, non de penetración como los otros.
  • Durez Vickers: Emplega como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Pa materiales blandos, los valores Vickers coinciden colos de la escala Brinell. Meyora del ensayu Brinell pa efectuar ensayos de durez con chapes d'hasta 2 mm d'espesura.
  • Durez Webster: Emplega máquines manuales na midida, siendo aptu pa pieces de mal manexu como perfiles llargos extruidos. El valor llográu suelse convertir a valores Rockwell.

Nanoindentación[editar | editar la fonte]

La nanoindentación ye un ensayu de durez lleváu a cabu a la escala de llargores nanométricas. Utilízase una punta pequena pa indentar el material oxetu d'estudiu. La carga impuesta y el desplazamientu midir de manera continua con un resolvimientu de micronewtons y subnanómetros, respectivamente. La carga y el desplazamientu mídense al traviés del procesu de indentación. Les técniques de nanoindentación son importantes pa la midida de les propiedaes mecániques n'aplicaciones microelectrónicas y pa la deformación d'estructures a micro y nanoescala. Los nanoindentadores incorporen microscopios ópticos. La durez y el módulu d'elasticidá mídense utilizando la nanoindentación.

Les puntes de los nanopenetradores vienen nuna variedá de formes. A una forma común conózse-y como penetrador de Berkovich, que ye una pirámide con 3 llaos.

La primer etapa d'una prueba de nanoindentación arreya'l desenvolvimientu de indentaciones sobre un patrón de calibración. El xil fundida ye un patrón de calibración común, por cuenta de que tien propiedaes mecániques homoxénees y bien caracterizaes. El propósitu d'efectuar indentaciones sobre l'estándar de calibración ye determinar la área de contactu proxectada de la punta del penetrador Ac como una función de la fondura de la indentación. Pa una punta de Berkovich perfecta,

Esta función rellaciona la área Ac de la sección tresversal del penetrador cola distancia de la punta hc que ta en contactu col material que se ta indentando. La punta nun ta perfectamente afilada y fóliase y camuda de forma con cada usu. Por tanto, tien de llevase a cabu una calibración cada vez que la punta utilízase.

La fondura total de la indentación h ye la suma de la fondura de contactu hc y la fondura hs na periferia de la indentación onde'l indentador nun fai contactu cola superficie del material, esto ye,

onde,

Ɛ

onde Pmax ye la carga máxima y Ɛ ye una constante xeométrica igual a 0.75 pa un penetrador de Berkovich. S ye la rixidez al descargar.

La durez d'un material determinada pola nanoindentación calcúlase como

La durez (determinada pola nanoindentación) polo regular repórtase con unidaes de GPa y les resultaos de indentaciones múltiples polo xeneral se promedian p'amontar la precisión. Esti analís calcula'l módulu elásticu y la durez a la carga máxima; sicasí, anguaño emplégase de manera normal una técnica esperimental conocida como nanoindentación dinámica. Mientres ésta, se superpone una carga trémbole pequena sobre la carga total na amuesa. D'esta manera, l'amuesa descargar de manera elástica de cutio a midida que amóntase la carga total. Esto dexa midíes continues del módulu elásticu y de la rixidez como una función de la fondura de la indentación.

Escala usaes en mineraloxía[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Esguila de Rosiwal

En mineraloxía utilízase la escala de Mohs, creada pol alemán Friedrich Mohs en 1820, que mide la resistencia al rayáu de los materiales.

Durez Material ----- 1 Talcu, (puede rayase fácilmente cola uña) Mg3Si4O10(OH)2
2 Yelsu, (puede rayase cola uña con más dificultá) ----- 3 Calcita, (puede rayase con una moneda de cobre) CACU3
4 Fluorita, (puede rayase con un cuchiellu) CaF2
5 Apatita, (puede rayase difícilmente con un cuchiellu) Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)
6 Feldespatu, (puede rayase con una cuchiella de aceru) KAlSi3O8
7 Cuarzu, (raya l'aceru) SiO2
8 Topaciu, A el2SiO4(OH-,F-)2
9 Corindón, (solo ráyase por aciu diamante) A el2O3
10 Diamante, (el mineral natural más duru) C

A un nivel profesional, utilizar en mineraloxía, les escala de Rosiwal y de Knoop, una y bones estes dexen realizar la valoración de medies con una cuantificación absoluta.

== Equivalencia ente escales de durez Llista d'equivalencies averaes pa escales de durez d'aceros non austeníticos (nel rangu de la escala Rockwell C):[1]

Equivalencia !Factor
(para pequenes cargues)
Aceru (Matriz-Fe Cúbica centrada nel cuerpu) 3,5

5,5

4,0

Al y les sos aleaciones 3,7
Durez Rockwell C 150 kgf (HRC) Durez Vickers (HV) Durez Brinell, bola estándar de 10 mm, 3000 kgf (HBS) Durez Brinell, bola de carburu de 10 mm, 3000 kgf (HBW) Durez Knoop, 500 gf y mayor (HK) Durez Rockwell, escala A, 60 kgf (HRA) Durez Rockwell, esguila D, 100 kgf (HRD) Durez superficial Rockwell, esguila 15N, 15 kgf (HR 15-N) Durez superficial Rockwell, esguila 30N, 30 kgf (HR 30-N) Durez superficial Rockwell, esguila 45N, 45 kgf (HR 45-N) Durez escleroscopio Durez Rockwell C 150 kgf (HRC)
68 940 ... ... 920 85,6 76,9 93,2 84,4 75,4 97,3 68
67 900 ... ... 895 85,0 76,1 92,9 83,6 74,2 95,0 67
66 865 ... ... 870 84,5 75,4 92,5 82,8 73,3 92,7 66
65 832 ... -739 846 83,9 74,5 92,2 81,9 72,0 90,6 65
64 800 ... -722 822 83,4 73,8 91,8 81,1 71,0 88,5 64
63 772 ... -705 799 82,8 73,0 91,4 80,1 69,9 86,5 63
62 746 ... -688 776 82,3 72,2 91,1 79,3 68,8 84,5 62
61 720 ... -670 754 81,8 71,5 90,7 78,4 67,7 82,6 61
60 697 ... -654 732 81,2 70,7 90,2 77,5 66,6 80,8 60
59 674 ... 634 710 80,7 69,9 89,8 76,6 65,5 79,0 59
58 653 ... 615 690 80,1 69,2 89,3 75,7 64,3 77,3 58
57 633 ... 595 670 79,6 68,5 88,9 74,8 63,2 75,6 57
56 613 ... 577 650 79,0 67,7 88,3 73,9 62,0 74,0 56
55 595 ... 560 630 78,5 66,9 87,9 73,0 60,9 72,4 55
54 577 ... 543 612 78,0 66,1 87,4 72,0 59,8 70,9 54
53 560 ... 525 594 77,4 65,4 86,9 71,2 58,6 69,4 53
52 544 -500 512 576 76,8 64,6 86,4 70,2 57,4 67,9 52
51 528 -487 496 558 76,3 63,8 85,9 69,4 56,1 66,5 51
50 513 -475 481 542 75,9 63,1 85,5 68,5 55,0 65,1 50
49 498 -464 469 526 75,2 62,1 85,0 67,6 53,8 63,7 49
48 484 451 455 510 74,7 61,4 84,5 66,7 52,5 62,4 48
47 471 442 443 495 74,1 60,8 83,9 65,8 51,4 61,1 47
46 458 432 432 480 73,6 60,0 83,5 64,8 50,3 59,8 46
45 446 421 421 466 73,1 59,2 83,0 64,0 49,0 58,5 45
44 434 409 409 452 72,5 58,5 82,5 63,1 47,8 57,3 44
43 423 400 400 438 72,0 57,7 82,0 62,2 46,7 56,1 43
42 412 390 390 426 71,5 56,9 81,5 61,3 45,5 54,9 42
41 402 381 381 414 70,9 56,2 80,9 60,4 44,3 53,7 41
40 392 371 371 402 70,4 55,4 80,4 59,5 43,1 52,6 40
39 382 362 362 391 69,9 54,6 79,9 58,6 41,9 51,5 39
38 372 353 353 380 69,4 53,8 79,4 57,7 40,8 50,4 38
37 363 344 344 370 68,9 53,1 78,8 56,8 39,6 49,3 37
36 354 336 336 360 68,4 52,3 78,3 55,9 38,4 48,2 36
35 345 327 327 351 67,9 51,5 77,7 55,0 37,2 47,1 35
34 336 319 319 342 67,4 50,8 77,2 54,2 36,1 46,1 34
33 327 311 311 334 66,8 50,0 76,6 53,3 34,9 45,1 33
32 318 301 301 326 66,3 49,2 76,1 52,1 33,7 44,1 32
31 310 294 294 318 65,8 48,4 75,6 51,3 32,5 43,1 31
30 302 286 286 311 65,3 47,7 75,0 50,4 31,3 42,2 30
29 294 279 279 304 64,8 47,0 74,5 49,5 30,1 41,3 29
28 286 271 271 297 64,3 46,1 73,9 48,6 28,9 40,4 28
27 279 264 264 290 63,8 45,2 73,3 47,7 27,8 39,5 27
26 272 258 258 284 63,3 44,6 72,8 46,8 26,7 38,7 26
25 266 253 253 278 62,8 43,8 72,2 45,9 25,5 37,8 25
24 260 247 247 272 62,4 43,1 71,6 45,0 24,3 37,0 24
23 254 243 243 266 62,0 42,1 71,0 44,0 23,1 36,3 23
22 248 237 237 261 61,5 41,6 70,5 43,2 22,0 35,5 22
21 243 231 231 256 61,0 40,9 69,9 42,3 20,7 34,8 21
20 238 226 226 251 60,5 40,1 69,4 41,5 19,6 34,2 20

Equivalencies de durez y resistencia[editar | editar la fonte]

P'aceros non aleados y fundiciones, esiste una relación averao y directo ente la durez Vickers y el llende elástica, siendo la llende elástica aprosimao 3,3 vegaes la durez Vickers.

Rp0,2==3,3*HV

Tabla d'equivalencies[2] pa la llende elástica, Brinell[3]-, Rockwell-, durez Vickers.
Llende elástica (averáu) [nota 1] Durez Brinell Durez Rockwell Durez Vickers
MPa HB HRC HRA HRB HV
68 86 940
67 85 920
66 85 880
65 84 840
64 83 800
63 83 760
62 83 740
61 82 720
60 81 690
59 81 670
2180 618 58 80 650
2105 599 57 80 630
2030 580 56 79 610
1955 561 55 78 590
1880 542 54 78 570
1850 517 53 77 560
1810 523 52 77 550
1740 504 51 76 530
1665 485 50 76 510
1635 473 49 76 500
1595 466 48 75 490
1540 451 47 75 485
1485 437 46 74 460
1420 418 45 73 440
1350 399 43 72 420
1290 380 41 71 400
1250 370 40 71 390
1220 376 39 70 380
1155 342 37 69 360
1095 323 34 68 340
1030 304 32 66 320
965 276 30 65 300
930 276 29 65 105 290
900 266 27 64 104 280
865 257 26 63 102 270
835 247 24 62 101 260
800 238 22 62 100 250
770 228 20 61 98 240
740 219 97 230
705 209 95 220
675 199 94 210
640 190 92 200
610 181 90 190
575 171 87 180
545 162 85 170
510 152 82 160
480 143 79 150
450 133 75 140
415 124 71 130
385 114 67 120
350 105 62 110
320 95 56 100
285 86 48 90
255 76 80

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Notes[editar | editar la fonte]

  1. P'aceru non aleado o de baxa aleación y fundición

Referencies[editar | editar la fonte]

(2011) «6», Ciencia ya inxeniería de materiales, 6°, Cengage Learning, 223-226.

  1. Norma ASTM Y140-02
  2. Gültig für unlegierte und niedriglegierte Stähle. Für Vergütungs-, Kaltarbeits-, Schnellarbeitsstähle sowie für verschiedenen Hartmetallsorten die anderen Tabellen der Norm EN ISO 18265 verwenden. Gerade bei hochlegierten oder kaltverfestigten Stählen sind hohe Abweichungen zu erwarten.
  3. Die Durchmesserangabe bei der Brinellhärte bezieht sich auf eine 10 mm Prüfkugel.

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]



Dureza