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Ensayo Ensayo de Durezade Dureza

Dpto. de Ingeniería Mecánica y deDpto. de Ingeniería Mecánica y delos Materialeslos Materiales

Escuela Técnica Superior de IngenierosEscuela Técnica Superior de IngenierosUniversidad de SevillaUniversidad de Sevilla

IntroducciónIntroducción: : Ensayos mecánicosEnsayos mecánicos

Ensayos estáticos.Ensayos estáticos.DurezaDureza Dureza.Dureza.

Tracción (en frío y en caliente).Tracción (en frío y en caliente). Compresión.Compresión. Termofluencia (Termofluencia (creepcreep).). Flexión estática.Flexión estática. Torsión.Torsión. Doblado (plegado)Doblado (plegado) Etc.Etc.

Ensayos dinámicos.Ensayos dinámicos. Resistencia a la flexión por choque (Charpy).Resistencia a la flexión por choque (Charpy). Fatiga.Fatiga. Desgaste.Desgaste. Etc.Etc.

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Ensayos de durezaEnsayos de dureza

La La durezadureza puede definirse como:puede definirse como:

• Resistencia a la penetración.

• Resistencia a la deformación permanente.• Absorción de energía.

• Resistencia a la abrasión.

• Resistencia al rayado.

• Resistencia a la cortadura.

Resistencia a la penetración.

• etc.

En materiales metálicos, los ensayos de dureza másEn materiales metálicos, los ensayos de dureza más

comunes son el BRINELL, VICKERS y ROCKWELLcomunes son el BRINELL, VICKERS y ROCKWELL

Ensayo de dureza Brinell.Ensayo de dureza Brinell.UNEUNE--EN ISO 6506EN ISO 6506--11

Carga, Carga, FFConsiste en hacer Consiste en hacer una huella con ununa huella con un

DDPenetradorPenetrador

g ,g ,una huella con un una huella con un penetrador esférico penetrador esférico

•• Más antiguo (industrial)Más antiguo (industrial)

PiezaPieza

dd

•• Sólo guarda semejanza Sólo guarda semejanza para las diferentes para las diferentes condiciones de ensayo en condiciones de ensayo en ciertas consideraciones ciertas consideraciones (constante de ensayo)(constante de ensayo)

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Ensayo de dureza BrinellEnsayo de dureza Brinell

La La dureza Brinelldureza Brinell se designa por se designa por HBWHBW y se obtiene y se obtiene mediantemediante

22

)806.9/(2

dDDD

FHBW

F Carga de ensayo (N)

D Diámetro de la esfera (mm)

d

221 dd

d

D Diámetro de la esfera (mm)

d Diámetro medio de la huella (mm)

d1

d2

Ensayo de dureza BrinellEnsayo de dureza Brinell

La La dureza Brinelldureza Brinell se expresa siguiendo este patrón:se expresa siguiendo este patrón:

# HBW #/#/## HBW #/#/## HBW #/#/## HBW #/#/#

Valor de la dureza

Número que

(Duración de la aplicación de la

carga SÓLO si no está entre 10 y 15 s)

Diámetro de la esfera, en mm q

indica la carga del ensayo (kg)

Ejemplo:Ejemplo:

350 HBW 5/750350 HBW 5/750 = dureza Brinell de 350, determinada con una esfera de 5 = dureza Brinell de 350, determinada con una esfera de 5 mm de diámetro y una carga de ensayo de 7355 N (=750 kg).mm de diámetro y una carga de ensayo de 7355 N (=750 kg).

,

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Dureza BrinellDureza Brinell

Se define la Se define la relación cargarelación carga--diámetrodiámetro (constante de ensayo) (constante de ensayo) como el cocientecomo el cociente

La carga de ensayo debe elegirse de manera queLa carga de ensayo debe elegirse de manera que

(kg/mm2)2

)806.9/(D

F

0.240.24DD < < d d < 0.60< 0.60DD

g y g qg y g q

Dureza BrinellDureza Brinell

(3000 kg)(1500 kg)(1000 kg)(500 kg)

(1 kg)

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Dureza BrinellDureza BrinellElección de magnitudes en función del materialElección de magnitudes en función del material

La relación carga-diámetro debe elegirse según la naturaleza del metal y su dureza, de acuerdo con la tabla siguiente:

Ensayo científico. Ensayo científico.

Guarda la semejanza para cualquier carga.Guarda la semejanza para cualquier carga.

Ensayo de dureza Vickers.Ensayo de dureza Vickers.UNEUNE--EN ISO 6507EN ISO 6507--11

Guarda la semejanza para cualquier carga.Guarda la semejanza para cualquier carga.

El ensayo Vickers es similar al Brinell. Varían el El ensayo Vickers es similar al Brinell. Varían el penetrador, que es una penetrador, que es una pirámide de base cuadradapirámide de base cuadrada de de diamante de 136º de ángulo entre caras contiguas, y las diamante de 136º de ángulo entre caras contiguas, y las cargas empleadas.cargas empleadas.

136º

El principal inconveniente es El principal inconveniente es la dificultad para medir la huella.la dificultad para medir la huella.

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Ensayo de dureza Vickers.Ensayo de dureza Vickers.

)/(1891.0)806.9/( 2

2mmkg

d

F

huellaladeÁrea

FHV

dd 22Medidas de la huella 2

21 ddd

dd11

El espesor de la probeta a ensayar debe ser al menos 1.5 veces mayor que la longitud de la diagonal de la huella.

Ensayo de dureza VickersEnsayo de dureza Vickers

La La dureza Vickersdureza Vickers se expresa siguiendo este patrón:se expresa siguiendo este patrón:

# HV #/## HV #/## HV #/## HV #/#

Valor de la dureza

Número que indica la carga

(Duración de la aplicación de la

carga SÓLO si no está entre 10 y 15 s)

indica la carga del ensayo (kg)

Ejemplo:Ejemplo:

640 HV 30/20640 HV 30/20 = dureza Vickers de 640, determinada con una carga de = dureza Vickers de 640, determinada con una carga de ensayo de 294.2 N (=30 kg) aplicada durante 20 s.ensayo de 294.2 N (=30 kg) aplicada durante 20 s.

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Ensayo de dureza VickersEnsayo de dureza Vickers

Valor nominal de la Valor nominal de la Valor nominal de la Valor nominal de la Designación carga de ensayo,

F (N) carga de ensayo,

F (kg) HV 5 49.03 5

HV 10 98.07 10 HV 20 196.1 20 HV 30 294.2 30 HV 50 490 3 50

Designación carga de ensayo, F (N)

carga de ensayo, F (kg)

HV 5 49.03 5 HV 10 98.07 10 HV 20 196.1 20 HV 30 294.2 30 HV 50 490 3 50HV 50 490.3 50HV 100 980.7 100 HV 50 490.3 50HV 100 980.7 100

Ensayo de dureza Rockwell.Ensayo de dureza Rockwell.UNEUNE--EN ISO 6508EN ISO 6508--11

Es el ensayo industrial por excelencia:Es el ensayo industrial por excelencia:

Rapidez.Rapidez.

Fácil lecturaFácil lectura..

Mide la resistencia a la penetración empleando una Mide la resistencia a la penetración empleando una escala arbitraria.escala arbitraria.

Existen gran variedad de escalas que emplean Existen gran variedad de escalas que emplean penetradores y cargas diversas.penetradores y cargas diversas.

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Ensayo de dureza Rockwell.Ensayo de dureza Rockwell.

El penetrador tiene forma cónica o esférica, dependiendo El penetrador tiene forma cónica o esférica, dependiendo de la escala.de la escala.

120ºA, C, D, 15N,

30N, 45N

Penetrador huella Escalas

B, E, F, G, H, K,15T, 30T, 45T

Superficie de la pieza a ensayar

F0: Carga Inicial

(10 kg)

F1: Carga adicional

(90 kg)

F0

1

F0 + F1

2

F0

3

h : Profundidad

h

100

708090

h : Profundidad de la huella

100

2030405060

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Cálculo de la dureza RockwellCálculo de la dureza Rockwell

HRA HRC

0020100

hRockwellDureza

HRD 002.0

HRB HRE HRF HRG HRH

002.0130

hRockwellDureza

HRH HRK HRN HRT 001.0

100h

RockwellDureza

Ensayo de dureza RockwellEnsayo de dureza Rockwell

La La dureza Rockwelldureza Rockwell para las escalas A, C y D se para las escalas A, C y D se denota como:denota como:

# HRX# HRXValor de la

durezaLetra

indicativa de la escala

Ejemplo:Ejemplo:

59 HRC 59 HRC = dureza Rockwell de 59, medida en la escala C.= dureza Rockwell de 59, medida en la escala C.

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Ensayo de dureza RockwellEnsayo de dureza Rockwell

La La dureza Rockwelldureza Rockwell para las escalas B, E, F, G, H y K para las escalas B, E, F, G, H y K se denota como:se denota como:

# HRXX# HRXX

Valor de la dureza

Letra indicativa de

l l

Letra indicativa del tipo de esfera

penetradora utilizada

(S: acero, W: CW)la escala

Ejemplo:Ejemplo:

60 HRBW60 HRBW = dureza Rockwell de 60, medida en la escala B con = dureza Rockwell de 60, medida en la escala B con penetrador de esfera de carburo de wolframio.penetrador de esfera de carburo de wolframio.

Ensayo de dureza RockwellEnsayo de dureza Rockwell

La La dureza Rockwelldureza Rockwell superficial para las escalas N y T superficial para las escalas N y T se denota como:se denota como:

(Sólo para la T)# HR#XX# HR#XXValor de la

dureza

Número indicativo de la carga total del ensayo (en kg)

Letra indicativa de

la escala: N o T

(Sólo para la T)S: penetrador de aceroW: penetrador de CW.

Ejemplos:Ejemplos:

70 HR30N70 HR30N = dureza Rockwell superficial de 70, medida en la escala 30N, = dureza Rockwell superficial de 70, medida en la escala 30N, con una carga total de ensayo de 294.2 N (= 30 kg).con una carga total de ensayo de 294.2 N (= 30 kg).

40 HR30TS40 HR30TS = dureza Rockwell superficial de 40, medida en la escala 30T, = dureza Rockwell superficial de 40, medida en la escala 30T, con una carga total de ensayo de 294.2 N (= 30 kg) y usando un con una carga total de ensayo de 294.2 N (= 30 kg) y usando un penetrador esférico de acero.penetrador esférico de acero.

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Escalas de dureza RockwellEscalas de dureza Rockwell

Otros ensayos de durezaOtros ensayos de dureza

•• MicrodurezaMicrodureza Vickers,Vickers, concon cargascargas menoresmenores dede 100100 gg..

•• DurezaDureza alal rayadorayado (escala(escala dede Mohs)Mohs)..

•• DurezaDureza ShoreShore dinámicadinámica..

•• DurezaDureza ShoreShore estáticaestática parapara gomasgomas..