DUREZA

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CONSIDERACIONES PREVIAS

Si bien, es un término que nos da idea de solidez o firmeza, no existe una definición única acerca de la dureza y se la suele definir arbitrariamente en relación al método particular que se utiliza para la determinación de su valor.

De esta manera algunas definiciones son:

1) Resistencia a la identación permanente bajo cargas estáticas o dinámicas (dureza por penetración)

2) Absorción de energía bajo cargas de impacto o dinámicas (dureza por rebote)

3) Resistencia a la abrasión (dureza por desgaste)

4) Resistencia al rayado (dureza por rayado)

 

Independientemente de las definiciones enumeradas, en general, se entiende por dureza la propiedad que tienen los materiales de resistir la penetración de un identador bajo carga.

En este sentido definiremos dureza como:

"La resistencia de un material a la deformación plástica localizada"

"La mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser rayado o penetrado por otro"

"La mayor o menor dureza de un cuerpo respecto a otro tomado como elemento de comparación"

 

Los diferentes métodos utilizados para obtener los valores de dureza se pueden clasificar en dos grandes grupos según la forma de aplicación de la carga:

Ensayos estáticos en lo que la carga se aplica en forma estática o cuasi-estática.  En general la medida de dureza en este tipo de ensayo resulta del cociente de la carga aplicada y el área de la huella que deja el identador en la superficie, como es el caso de los método Brinell, Vickers y Knoop, o bien es una medida de la profundidad de la identación como en el ensayo Rockwell.

Ensayos dinámicos en los que la carga se aplica en forma de impacto. En general el identador es lanzado sobre la superficie a ensayar con energía conocida y el valor de dureza se obtiene a partir de la energía de rebote del penetrador luego de impactar en la muestra, como sucede en el método de Shore y en el de Leeb.

 

En general se mide dureza cuando se ha establecido una correlación entre la dureza y alguna otra propiedad del material, como por ejemplo la resistencia a la abrasión o al desgaste, la resistencia a la tracción, etc.

En general se puede utilizar la medición de dureza para:

- Evaluar la efectividad de un tratamiento térmico.

- Evaluar la resistencia al desgaste de un material.

- Evaluar la maquinabilidad del material.

- Obtener una idea de la resistencia a la tracción de un material.

 

Los ensayos de dureza junto con el de tracción son los más utilizados en la selección y control de calidad de los materiales.

Si bien son muchas las propiedades de los materiales relacionados directa e indirectamente con el concepto de dureza, todas dependen de la característica de la deformación plástica del material.

Se pueden clasificar en:

DUREZA AL RAYADO

Resistencia que opone un material a dejarse rayar por otro, existiendo los siguientes métodos:

Dureza Mohs (Se usa para determinar la dureza de los minerales. Se basa en que un cuerpo es rayado por otro más duro, se utiliza la escala vista anteriormente)

Dureza Martens (se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una punta de diamante de forma piramidal y de ángulo en el vértice de 90°, con una carga constante)

Dureza Turner (Es una variante de la dureza Martens. La dureza viene dada en función de los gramos necesarios ,carga necesaria, para conseguir una deformación o raya de 10 micras. El valor de las carga será el valor de la dureza Turner).

Dureza Lima (Se usa en industria, en todo material templado la lima no "entra". Dependiendo de si la lima entra o no sabremos si el material raya a la lima: Dureza mayor de 60 HRC, la lima raya al material: Dureza menor de 60 HRC)

Dureza Mohs

El mineralogista alemán Friedrich Mohs (1822), establece la primera escala de dureza. 

En esta escala, diez minerales comunes están clasificados en orden de creciente dureza, recibiendo un índice:

La dureza de una muestra se obtiene determinando qué mineral de la escala de Mohs lo raya. Así, la galena, que tiene una dureza de 2.5, puede rayar el yeso y es rayado por la calcita.

La dureza de un mineral determina en gran medida su durabilidad.

Para determinar los valores correspondiente a otros materiales se hace en referencia a la anterior escala, así por ejemplo el :

Durezas Relativas

Dureza MARTENS

Se basa en la medida de la anchura de la raya que produce en el material una punta de diamante de forma piramidal y de ángulo en el vértice de 90°, con una carga constante y determinada.

Se aplica sobre superficies nitruradas.  Se mide "a" en micras y la dureza Martens viene dada por:

Dureza TURNER

Es una variante de la dureza Martens.  La dureza viene dada en función de los gramos necesarios (carga necesaria, P) para conseguir una deformación tal que sea a = 10 micras.  El valor de las carga será el valor de la dureza Turner.

Dureza LIMA

Se usa en industria.

En todo material templado la lima no “entra”.

Dependiendo de si la lima entra o no entra sabremos que:

-Si no entra, el material raya a la lima; Dureza mayor de 60 HRC

-Si entra, la lima raya al material; Dureza menor de 60 HRC

DUREZA ELÁSTICA

Reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un cuerpo más duro.

Método SHORE (HS): Se basa en la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él un material más duro. Si el material es blando absorbe la energía del choque, si el material es duro produce un rebote cuya altura se mide.

Método Dinámico o dureza al rebote ( L ): Este método se basa en las medidas de las velocidades de impulsión y rebote de un cuerpo móvil impulsado por un resorte contra la superficie del material metálico a ensayar.

Dureza Pendular: Resistencia que opone un material a que oscile un péndulo sobre él.

Dureza por rebote ó DUROSCOPIO: Se basa en la reacción elástica que se produce al dejar caer un penetrador con forma de casquete esférico sobre el material a ensayar. Según la dureza del material se produce una reacción elástica en forma de ángulo que se traduce luego en unas tablas. A mayor dureza mayor ángulo y viceversa.

DUREZA A LA PENETRACIÓN

Resistencia que opone un material a dejarse penetrar por otro más duro tomado como referencia, seria la resistencia a la deformación plástica que opone un material al ser presionado por un penetrador determinado y bajo la acción de cargas preestablecidas, a través de la relación entre la carga aplicada y la impresión generada.
Existen varios métodos como son Brinell, Rockwell, Vickers y Knoop.