?Que es la dureza? Identificacion y determinacion de la dureza

Todos sabemos que cada material en la tierra tiene diferentes propiedades: fisicas, quimicas, mecanicas, tecnologicas, operacionales y muchas otras. Tambien aqui puedes incluir la dureza. Todos juntos permiten predeterminar su aplicacion en esta o aquella esfera de la actividad de la vida humana. Pero, ?cual es la dureza de los metales, aleaciones o cualquier otro material? Entre otras propiedades, esto es muy interesante, ya que no hay una definicion clara de ello.

?Que es la dureza?

La dureza de cualquier material es su caracteristica importante, ya que la estabilidad y durabilidad de las estructuras que se fabrican depende de esto. Y como no existe una definicion clara, el termino en si mismo puede “descifrarse” de esta manera: es una propiedad de un material resistir la penetracion de otro cuerpo (herramienta) en el. Esta caracteristica nos permite evaluar la calidad de muchos objetos:

  • metal (aleaciones);
  • ceramica
  • madera;
  • plastico;
  • piedra
  • grafito.

Ademas, la dureza afecta el grado de procesamiento de un material. Es decir, cuanto mas dificil es, mas dificil es trabajar con el. Lo contrario tambien es verdad. Por lo tanto, es bueno tratar con madera al hacer varias manualidades.

Diferentes expertos tienen su propia nocion de dureza. Por ejemplo, en el campo de la mineralogia, esta definicion se entiende como la resistencia de un material a la aparicion de aranazos cuando se expone a otro objeto.

En metalurgia, entienden algo diferente que es la solidez: resistencia a la deformacion plastica. Pero la definicion principal, que se refiere a la mayoria de los profesionales de cualquier profesion, ya figura en la lista al comienzo de la seccion.

Sin embargo, la firmeza puede manifestarse de diferentes maneras:

  • rigidez;
  • resistencia:
    • rascarse;
    • abrasion;
    • corte;
  • deformacion
    • flexion;
    • fractura
    • cambio de forma.

Cuanto mayor es el valor de dureza, mayor es el grado de resistencia del material. Con base en una variedad de manifestaciones de tal propiedad, existen diferentes formas de medirla.

Metodos para medir la dureza

Caracteristicamente, la prueba de dureza se realiza con mas frecuencia que la determinacion de todas las demas propiedades de los materiales: resistencia, elongacion, etc. Formas de descubrir cuan duro es el acero o cualquier otro mineral, algunos. Pero todos se basan en un principio general: la muestra de prueba es actuada por otro objeto, aplicando una cierta presion. Puede ser una pelota, una piramide, un golpe.

La dureza esta determinada por la profundidad de penetracion y los indices de presion. El esfuerzo minimo y una mayor profundidad indican bajas propiedades del material. Igualmente y viceversa, gran esfuerzo y baja profundidad: la dureza es alta.

En esta prueba puede ser de dos tipos principales:

  • Estatico.
  • Dinamico.

Si el contacto de la muestra investigada y el objeto ocurre dentro de un cierto periodo de tiempo, la prueba es de naturaleza estatica. De lo contrario, es un metodo dinamico para determinar la dureza.

Actualmente, para determinar la dureza de los materiales utilizados:

  • Metodo Vickers (GOST 2999-75).
  • Metodo Brinell (GOST 9012-59).
  • Metodo Rockwell (GOST 9013-59).
  • El metodo de Shor.
  • El metodo de Mohs.

La eleccion de esta o aquella prueba depende de los detalles de la aplicacion de las partes, la precision requerida del resultado y tambien la capacidad de reproducir los estudios bajo diferentes condiciones.

Metodo Vickers

?Cual es la dureza de Vickers? La esencia de esta tecnica es presionar una piramide hecha de diamante en la muestra. La relacion de los lados de un penetrador piramidal debe definirse estrictamente. Como resultado de la prueba, una huella romboidal permanece en la muestra de prueba y, a veces, puede tener una forma irregular.

La dureza se denota con dos letras latinas – HV – y se establece dependiendo del valor de la diagonal del diamante obtenido. Algunas veces se usa la media aritmetica de ambas diagonales.

El equipo por el cual se mide la dureza de Vickers se refiere a un tipo estatico y puede ser estacionario o portatil. El procedimiento en si se realiza de la siguiente manera:

  • La muestra se coloca en la mesa de trabajo del equipo que se examina por la superficie hacia arriba. Luego, junto con la mesa, se levanta para tocar ligeramente con la punta de trabajo.
  • Con la ayuda del interruptor de tiempo, se establece una determinada hora de influencia, despues de lo cual queda para bajar la palanca, lo que activa el mecanismo de carga. Al final del tiempo de prueba, la carga de la pieza se elimina y la punta vuelve a su posicion anterior.
  • El equipo esta equipado con un microscopio de conteo, por lo tanto, despues de completar la operacion, debe desplegar la tabla con la muestra y medir las diagonales de la impresion.

En algunos casos, la dureza del acero o de cualquier otro material en esta tecnica se indica con el valor de la carga. Por ejemplo, tal designacion HV50940 indica que la dureza es de 940 unidades cuando se somete a una carga de 50 kg.

Las ventajas de este metodo de prueba son:

  • Puede medir piezas con practicamente cualquier grosor debido a la pequena superficie ocupada por el penetrador (la posicion mas extrema).
  • Alta precision del resultado, que se debe al grado ideal de dureza de la punta de diamante. Como consecuencia, el mismo no esta sujeto a la deformacion.
  • El rango de medicion es bastante amplio y puede cubrir metales relativamente inestables como el aluminio y el cobre, y aceros de alta resistencia, aleaciones.
  • Es posible determinar la dureza de una sola capa de metales. Por ejemplo, la muestra ha sido sometida a un proceso de cementacion, o una composicion quimica ha sido modificada en la pieza debido al endurecimiento o la aleacion de la superficie.

Como muestra la practica, el rango de mediciones de dureza es de 145 a 1000 HV. Para medir la dureza de un gran lote de muestras, hay una empresa de equipos automatizados Reicherter de Alemania, que tiene un accionamiento hidraulico o electromecanico. El calculo del resultado se automatiza y luego se muestra en el monitor.

Dureza Brinell

La dureza segun este metodo tambien se denota por dos, pero ya por otras letras, HB, y tambien es una prueba estatica. La temperatura durante la prueba debe estar en el limite de 20 ± 10 ° C. Su esencia es la siguiente: la muestra es exprimida por una bola templada de acero. Tambien se incluye en el equipo otra bola, que esta hecha de aleacion dura de tungsteno-cobalto. Esto hace posible aumentar el rango de medicion de la dureza.

De acuerdo con la norma, se definen ciertas condiciones con respecto a que dureza Brinell es:

  • La carga de muestra esta en el rango de 12.25 a 29420 N.
  • El tamano de las bolas es 1-10 mm.
  • La duracion de la exposicion no debe exceder los 10-15 segundos.
  • La impresion en la muestra no debe ir mas alla: 0.2-0.7 D (D es el diametro de la bola).

El proceso de medicion es el siguiente:

  • La muestra se coloca sobre la mesa y se fija a la parada.
  • El variador configura el valor de carga requerido, despues de lo cual se activa el husillo.
  • Al final del procedimiento, la punta de trabajo asume su posicion original. En la pantalla puede ver el indicador de flecha, que indicara el valor del diametro de la impresion. La dureza misma se establece usando una mesa ubicada en la cama del equipo. Si necesita cambiar la carga, entonces hay un conjunto de pines reajustables para esto.

Hay instrumentos portatiles que son buenos para usar en el campo. Estan equipados con una abrazadera, a la que esta unida la muestra, y la carga se crea mediante el mango.

El rango de trabajo para medir la dureza de las aleaciones es 8-450 HB, que corresponde a la mayoria de los grados de los aceros y aleaciones utilizados en la fabricacion de diversas estructuras metalicas. Pero solo es necesario superar el limite superior de las mediciones, ya que la precision ya no es verdadera, lo que se debe a la deformacion del penetrador. No se recomienda el uso de bolas de carburo si la dureza esperada es 350-450 HB.

La principal ventaja del metodo de Brinell se puede considerar la capacidad de determinar la dureza de las muestras calientes. Al mismo tiempo, es imposible determinarlo en los bordes o bordes de las piezas o en muestras delgadas.

Metodo Rockwell

Las letras que denotan la dureza Rockwell son HR. Con este metodo, se presiona una bola de acero o un cono de diamante en la muestra.

La prueba se lleva a cabo bajo las siguientes condiciones:

  • La muestra esta precargada, lo que evita la influencia de una serie de factores de superficie: rugosidad, temperatura, velocidad de penetracion del penetrador.
  • La carga principal se usa para calcular el resultado.
  • El procedimiento se completa eliminando la carga.

Si este metodo se compara con metodos previos para determinar la dureza, entonces hay tres escalas.

  • A – denotado HRA, indenter – cono de diamante, rango de medicion: 60-80 HRA. Aplicable a aceros para herramientas aleados con alto contenido de carbono, asi como a aleaciones duras.
  • B – denotado HRB, indentor – pelota endurecida, rango de medicion: 35-100 HRB. Ya se ha convertido en dureza media y aleaciones de metales no ferrosos.
  • C – denotado por HRC, indenter – cono de diamante, rango de medicion: 20-90 HRC. Para aceros de dureza media.

Si se trata de calculos sobre terminos especificos de dureza, por ejemplo, de chapa de acero laminado en frio, la tecnica utilizada marcado-Super HRN dureza Rockwell y HRT.

El equipo tambien puede ser estacionario o portatil. El primer tipo esta controlado por un accionamiento electromecanico o hidraulico.

Las mediciones de Rockwell son mas dificiles de realizar, ya que es necesario especificar la velocidad primaria y luego la secundaria del desplazamiento del penetrador. Ademas, la punta de trabajo de diamante tiene la forma de un cono, que se refleja en el resultado. Y determinar el tamano de la impresion obtenida es mucho mas dificil.

Dureza Shore

El metodo Shore tiene la principal caracteristica distintiva. Todos los metodos descritos anteriormente para determinar la dureza de los metales y otros materiales tenian una desventaja comun: una impresion aparece en la superficie de la muestra de prueba. En este caso, si es necesario, la parte de prueba no se puede volver a ensamblar en el ensamblaje o la estructura. El metodo de Shor excluye completamente tal deformacion.

Ademas, la dureza del acero, por ejemplo, se ha detenido, ya se refiere a una prueba de tipo dinamico, y su esencia se reduce a lo siguiente. Un escleroscopio (probador de dureza portatil) se adjunta a la superficie de la muestra de prueba, dentro de la cual hay una jarra de acero con una punta de diamante. La dureza se define de la siguiente manera: cuanto mas suave sea el material, menor sera la distancia de rebote, debido a la absorcion del impacto por parte del material en si. Y cuanto mas dificil es la muestra, mayor es el rebote.

El rango de medicion es de 30 a 140 HS. El acero con alto contenido de carbono endurecido corresponde a un valor de 100 HS. Y dado que el equipo no dana la superficie de los productos, es relevante para probar aquellas partes que forman parte del diseno de la unidad o unidad operativa.

El metodo es facil de implementar, la evaluacion es bastante rapida y la pieza se puede volver a instalar en el nodo. Todo esto se puede considerar las principales ventajas. Sin embargo, hay algunas limitaciones.

La escala de dureza HS no tiene un estandar, pero hay tablas y graficos que permiten que las unidades se conviertan segun SHOR en valores HV, HR o HB. A una distancia de rebote, el delantero se ve afectado por una caracteristica como el modulo de Young. Por lo tanto, no es posible comparar las unidades HS de diferentes materiales.

Ademas, la dureza de SHORE es solo un valor comparativo. Ademas, la precision de los resultados es notablemente menor que la de todos los analogos enumerados anteriormente.

La escala de Mohs

El cientifico aleman Friedrich Moos, ya en 1811, propuso su metodo para determinar la dureza de diferentes materiales. Al mismo tiempo, su escala contiene valores del 1 al 10, que corresponden a los minerales mas comunes, comenzando con talco (la piedra mas blanda) y terminando con un diamante (el mas duro).

La tecnica en si es muy simple y se basa en la resistencia de la muestra de prueba al rascado. Por ejemplo, el objeto B puede rayar el cuerpo de C, pero no afecta a la parte A. Por el contrario, el material A solo arana ligeramente el detalle B, pero puede danar severamente el objeto C.

A pesar de que el metodo para determinar la dureza en la escala de Mohs se propuso hace poco mas de dos siglos, se ha aplicado con exito hasta el dia de hoy. Solo el resultado obtenido proporciona informacion completa, ya que aqui no hay valores absolutos y es imposible determinar la relacion por dureza. En otras palabras, no se puede decir cuantas veces uno de los materiales es mas firme o mas suave que el otro.

Estandares de dureza de Mohs

Como estandar para la determinacion de la dureza segun el metodo de Mohs, se toman estos 10 minerales (en lo sucesivo, el valor asignado se indicara entre parentesis):

  1. Talco
  2. Yeso.
  3. Calcita
  4. Fluorita.
  5. Apatito.
  6. Orthoclasa.
  7. Cuarzo.
  8. Topacio
  9. Corindon.
  10. Un diamante

?Cuales son estos minerales? Los describimos brevemente a continuacion.

Los primeros cinco

El talco es tan suave que puede rascarse la una. La misma dureza en los lapices (mas precisamente grafito). La escala corresponde a uno. Para muchas personas, es bien conocido, ya que hace un polvo de bebe.

La siguiente dureza es el yeso (2), que tambien se raya facilmente y tiene una propiedad especial. Debe triturarse en polvo y mezclarse con agua; se obtendra una masa laminada que se puede dar cualquier forma. Ademas del blanco, hay versiones originales del tono amarillo.

En tercer lugar, la calcita no es accidental (3). Sus unas no se pueden rayar, pero se puede hacer una moneda de cobre. El mismo grado de dureza en oro y plata. Su segundo nombre es biomineral, y de el se componen las conchas.

La fluorita se conoce como fluorita y se traduce como “flujo”. Ni una una, ni una moneda, no se rasca, lo que no se puede decir de un vaso o un cuchillo corriente. Su dureza, como puedes comprender, es 4.

En quinto lugar esta la apatita (5), que aun es susceptible de rascarse con un cuchillo o un vaso (la misma caracteristica puede presumir de lapislazuli). Con la ayuda de este mineral, se extrae el fosforo o el acido fosforico.

El segundo cinco

El sexto en la lista es ortoclasa, que ya no toma el vaso, pero no podra soportar el archivo. Para la industria, es valioso como fuente para la produccion de electroceramica y porcelana. Una dureza similar en opalo, solo que no puede usarse como referencia, porque hay muchas de sus variedades y todas tienen sus caracteristicas de resistencia.

En el septimo lugar en nuestra “clasificacion” de las propiedades de dureza se encuentra todo el cuarzo conocido, que corresponde a su indicador – 7. Muchos lo conocen como arena ordinaria. Sin embargo, puede ser en otras formas: en forma de cristal de roca, agata, amatista.

Entre los minerales considerados, el topacio (8) es el mas dificil. Es dificil de procesar, y en la mayoria de los casos se usa un diamante para esto. Primero fue descubierto en la isla de Topazios, que se encuentra en el Mar Rojo. Por lo tanto, su nombre tambien comenzo.

El corindon parece ser identico en dureza a un diamante, sin embargo, utilizando sus otros metodos, se determinaron sus cara
cteristicas. Y como resultado, el diamante es mucho mas duro que el corindon (90-180 veces). Los rubies y los zafiros tambien se equiparan a este mineral, y debido a su dureza es ideal para la fabricacion de herramientas abrasivas.

?El diamante cierra los diez, a los cuales de todos los minerales existentes no hay partes iguales de fuerza, y su indice en la escala de dureza es merecido 10!