l.- Introducción
El ensayo de dureza es, juntamente con el
de tracción, uno de los más empleados en la selección y control de
calidad de los metales. Intrínsecamente la dureza es una condición de la
superficie del material y no representa ninguna propiedad fundamental de
la materia. Se evalúa convencionalmente por dos procedimientos. El más
usado en metales es la resistencia a la penetración de una herramienta de
determinada geometría.
El ensayo de dureza es simple, de alto
rendimiento ya que no destruye la muestra y particularmente útil para
evaluar propiedades de los diferentes componentes microestructurales del
material.
Los métodos existentes para la medición
de la dureza se distinguen básicamente por la forma de la herramienta
empleada (penetrador), por las condiciones de aplicación de la carga y
por la propia forma de calcular (definir) la dureza. La elección del método
para determinar la dureza depende de factores tales como tipo, dimensiones
de la muestra y espesor de la misma.
2.- Dureza Vickers
Este método es muy difundido ya que
permite medir dureza en prácticamente todos los materiales metálicos
independientemente del estado en que se encuentren y de su espesor.
El procedimiento emplea un penetrador de
diamante en forma de pirámide de base cuadrada. Tal penetrador es
aplicado perpendicularmente a la superficie cuya dureza se desea medir,
bajo la acción de una carga P. Esta carga es mantenida
durante un cierto tiempo, después del cual es retirada y medida la
diagonal d de la impresión que quedó sobre la superficie
de la muestra (figura 1). Con este valor y utilizando tablas
apropiadas se puede obtener la dureza Vickers, que es caracterizada por HV
y definida como la relación entre la carga aplicada (expresada en Kgf) y
el área de la superficie lateral de la impresión
3.- Dureza Rockwell
La medición de dureza por el método
Rockwell ganó amplia aceptación en razón de la facilidad de realización
y el pequeño tamaño de la impresión producida durante el ensayo.
El método se basa en la medición de la
profundidad de penetración de una determinada herramienta bajo la acción
de una carga prefijada.
El número de dureza Rockwell (HR)
se mide en unidades convencionales y es igual al tamaño de la penetración
sobre cargas determinadas. El método puede utilizar diferentes
penetradores siendo éstos esferas de acero templado de diferentes diámetros
o conos de diamante. Una determinada combinación constituye una
"escala de medición", caracterizada como A,B,C,
etc. y siendo la dureza un número arbitrario será necesario indicar en
que escala fue obtenida (HRA, HRB, HRC, etc.).
El proceso de medición con penetrador de
diamante (utilizado para materiales duros, como por ejemplo los templados)
está esquematizado en la figura 2.
La carga total P es aplicada
sobre el penetrador en dos etapas: una previa Po
y una posterior P1 tal que:
P= Po+P1
Inicialmente el cono penetra en la
superficie una cantidad h0 sobre la
acción de la carga P0 que
se mantendrá hasta el fin del ensayo. Esta penetración inicial permite
eliminar la influencia de las condiciones superficiales.
A continuación se aplica la carga P1
y la penetración se acentúa. Finalmente la carga Pl
es retirada y la profundidad h restante (solamente actúa P0)
determina el número de dureza HR. La escala de los instrumentos de
lectura empleados en las máquinas está invertida para permitir una
lectura directa.
En los certificados de calidad es común
utilizar la escala HRB donde el cono de diamante es reemplazado por
una esfera de 1/16" y la carga P1
vale 100 Kgf.
En casos de materiales muy finos donde la
carga de 100 Kgf es muy elevada, pudiendo inclusive perforar la muestra,
es utilizada la escala Vickers con una carga de 10 Kgf y luego efectuada
la transformación a la escala HRB utilizando tablas de conversión
adecuadas.
