FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

CURSO

:

MECANICA DE LOS MATERIALES

TEMA

:

LABORATORIO DE DUREZ...
PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES

Sabado 09 de noviembre del 2013

INDICE:
I.- Teoría……………………………………………………...
PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES

Sabado 09 de noviembre del 2013

I.- TEORIA:

DUREZA BRINELL
CONSIDERAC...
PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES

Sabado 09 de noviembre del 2013

La deducción de la fórmula de cálculo ...
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Sabado 09 de noviembre del 2013

Indentadores. La bola estándar para el...
PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES

Figura 2a. Indentador piramidal Vickers
Vickers

Sabado 09 de noviembre...
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Ecuación 5.

El método estándar se rea...
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Figura 4. Disyunción de las caras de l...
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DUREZA ROCKWELL
Los métodos Brinell y ...
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De estas fórmulas se deduce que cada u...
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Tabla 2. Escalas de dureza Rockwell

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II.- MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTO...
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 LIJA DE GRANO 400

 LIJA DE GRANO 6...
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III.- PROCEDIMENTOS:
 Preparación:
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 Desarrollo del ensayo
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El ensay...
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IV.- RESUMEN DE RESULTADOS:
1. Dureza ...
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2.2.

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Varianza

2.3.

Desviación Están...
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4.1.

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Promedio:

*La dureza promedio d...
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5.2.

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S1 BAINITIZADO (210 grados Celsi...
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7. Dureza del acero AISI1060 (Ensayo d...
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8.1.2. Varianza

8.1.3. Desviación Est...
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TABLA Nº11: Comparación datos obtenido...
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10. Dureza (Rockwell HRA) del acero al...
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TABLA Nº17: Relación Lineal entra la r...
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V.- CONCLUSIONES:
 El método que util...
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VI.- RECOMENDACIONES:
 Lijar bien las...
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  1. 1. FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA CURSO : MECANICA DE LOS MATERIALES TEMA : LABORATORIO DE DUREZA DOCENTE : DR. JORGE A. OLORTEGUI YUME, PH.D ALUMNOS : ALFARO AYQUIPA, ALDEHIR CHÁVEZ HONORES, DIEGO CÓRDOVA CHÁVEZ, LUIS FARFÁN COLLAO, ALEXANDER GOZZER REGALADO, ERIC GUTIÉRREZ PÉREZ, ALEXIS HUANES ALVAN, GUILLERMO RABANAL ALVA, MARIO SANTILLÁN RIVERA, JHAIR VILLALOBOS NÚÑEZ, JUAN CICLO : IV Trujillo - Perú 2013
  2. 2. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 INDICE: I.- Teoría……………………………………………………………………..…Pag. 3 II.- Materiales, Equipos E Instrumentos………………………………….....Pag. 10 III.- Procedimientos…………………………………………...………..…….Pag. 13 IV.- Resumen de resultados…………………………………………………..Pag. 15 V.- Conclusiones……………………………………………………………….Pag.24 VI.- Recomendaciones……………...………………………………………...Pag. 25 VII.- Bibliografía…………………...…………………………………………Pag. 25 VIII.- Linkografía…………………………………………………………….Pag. 25 INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 2
  3. 3. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 I.- TEORIA: DUREZA BRINELL CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES. Definición de dureza: Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, más duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador o penetrador), de determinada forma y dimensiones. Un análisis de la anterior definición nos lleva a las siguientes conclusiones: 1) La dureza, por definición, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en sí. 2) Los métodos de dureza por indentación presuponen la presencia de esfuerzos de contacto, por lo tanto la dureza puede ser cuantificada como tal. 3) El indentador o penetrador no debe sufrir deformaciones residuales. El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones específicas, contra la superficie del material a ensayar y se mide el diámetro de la impresión resultante luego de remover la carga. Figura 1. Símbolos que describen la dureza Brinell Ateniéndonos a la definición, el número de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la huella: Ecuación 1. HBS para los casos en que se utilice bola de acero HBW para cuando se utilice bola de carburo de tungsteno El carburo de tungsteno es un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. Pertenece al grupo de los carburos con composición química de W3 C hasta W6 C. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 3
  4. 4. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 La deducción de la fórmula de cálculo del área A del casquete esférico, puede verse en el anexo 1. En la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo: Ecuación 2. Donde: D = es el diámetro de la bola en mm, F = es la carga aplicada en kgf, y d = es el diámetro medio de la indentación en mm. El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones: Diámetro de la bola (D) : 10 mm Carga (F): 3000 kgf Duración de la carga (t): 10 … 15 s En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el número de dureza Si por alguna razón no pueden aplicarse las condiciones estándar es posible aplicar cargas menores y utilizar indentadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones no se consideran como estándar). En este caso la obtención de resultados comparables de los ensayos exige la observación del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constante de la relación de la carga respecto al cuadrado del diámetro de la bola (obsérvese la fórmula de dureza), es decir, Ecuación 3 Se toma esta relación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material investigado. En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estándar y atendiendo a la consideración anterior, la dureza Brinell se denota también como HB, pero con la adición de sufijos que indiquen el diámetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicación de la misma. Ejemplo: 63 HB 10/500/30 Esta notación indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm de diámetro y una carga de 500 kgf aplicada durante 30 s. Se debe tener sumo cuidado en que el diámetro de la huella esté entre el 24% y 60% del diámetro de la bola. Es decir, para las condiciones estándar (bola de diametro 10 mm), el diámetro de la huella debe estar entre 2,4 y 6 mm. En la literatura se considera que la huella “ideal” es de d= 0,375 D. Probetas. : para evitar que el efecto de la indentación aparezca en el lado opuesto de la probeta, el espesor de ésta debe ser al menos 10 veces más que la profundidad de la indentación. Cuando sea necesario, la superficie debe ser lijada y pulida de manera que se observen con claridad los bordes de la huella en el momento de la medición con la precisión necesaria. Se debe tener cuidado de no sobrecalentar la superficie en los procesos de pulimento. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 4
  5. 5. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 Indentadores. La bola estándar para el ensayo de dureza Brinell debe tener 10 mm de diámetro con una desviación no mayor de 0,005 en cualquiera de los diámetros. Las bolas más pequeñas tienen diámetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla. Tabla 1. Diámetros y tolerancia Las bolas de carburo de tungsteno deben tener una dureza Vickers (HV) de al menos 1500 (actualmente no se recomiendan bolas de acero). La prueba de dureza Brinell no se recomienda para materiales que tengan una dureza superior a 650 HBW. Las bolas deben estar excelentemente pulidas y libres de defectos en su superficie. DUREZA VICKERS CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES El método Brinell, posee una serie de insuficiencias. Con dicho método no se puede ensayar probetas si su dureza se aproxima a la dureza de la bola, porque ésta sufre deformaciones que alteran los resultados del ensayo. Si se utilizan bolas de acero este hecho limita la prueba Brinell a durezas máximas HB 400…500, si se usan bolas de carburo se limita a durezas HB 650. A causa de la gran profundidad de la impronta es imposible determinar la dureza de la capa superficial especialmente tratada, porque la bola penetra a través de esta capa a la parte interior más blanda. La medición del diámetro de la impronta a veces no es exacta a causa de que el metal desalojado por la bola se acumula cerca de los bordes de la impronta. Por esto surgió la necesidad de hallar otros métodos de determinación de la dureza. Durante las mediciones estandarizadas de dureza Vickers se hace penetrar un indentador de diamante en forma de pirámide de cuatro caras con una ángulo determinado en el vértice. La utilización de una pirámide de diamante tiene las siguientes ventajas: 1) Las improntas resultan bien perfiladas, cómodas para la medición 2) La forma de las improntas es geométricamente semejante, por lo cual la dureza para un mismo material es constante, independientemente de la magnitud de la carga 3) La dureza con la pirámide coincide con la dureza Brinell para los materiales de dureza media 4) Este método es aplicable con igual éxito para los materiales blandos y duros, y sobre todo para los ensayos de probetas delgadas y las capas superficiales. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 5
  6. 6. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Figura 2a. Indentador piramidal Vickers Vickers Sabado 09 de noviembre del 2013 Figura 2b. Impronta piramidal de dureza Los números HV y HB son cercanos en su valor absoluto debido a la igualdad del ángulo del vértice de la pirámide al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso de una huella “ideal” cuando d = 0,375 D. Esta consideración sirve de base para determinar el valor del ángulo del vértice de la pirámide estándar a = 136°. El estándar ASTM E 92-82 define la dureza Vickers como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador piramidal de base cuadrada que tiene un ángulo entre caras específico, bajo una carga predeterminada, contra la superficie del material a ser ensayado y se mide la diagonal resultante de la impresión luego de remover la carga. Figura 3. Sobre el ensayo de Vicerks (formato del estándar ASTM E-92) El sentido físico del número de dureza Vickers es análogo a HB. La magnitud de HV es también un esfuerzo convencional medio en la zona de contacto del indentador, muestra y suele caracterizar la resistencia del material a la deformación plástica considerable. Con base en esto: Ecuación 4. Donde d es la media aritmética de las diagonales d1 y d2. Debido a que el valor del ángulo α es constate e igual a 136°, en la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo: INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 6
  7. 7. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 Ecuación 5. El método estándar se realiza bajo las siguientes condiciones: Indentador Pirámide de diamante a = 136° Carga (P): 1…120 kgf Duración de la carga (t): 10 … 15 s El número de dureza Vickers se denota como HV. Ejemplos: 440 HV 30 Esta notación indica una dureza Vickers de 440 bajo carga de 30 kgf. Aplicada por un tiempo de 10 a 15s. 440 HV 30/20 Esta notación indica una dureza Vickers de 440 bajo carga de 30 kgf. Aplicada por un tiempo de 20 s. Para la escogencia de la magnitud de la carga nos basamos en criterios de conveniencia, debemos recordar que el método Vickers posee semejanza geométrica interna y en un principio es indiferente la carga aplicada. Sin embargo una carga muy alta puede causar que el indentador penetre más allá de la capa superficial a la que se desee medírsele la dureza, de otro lado una impronta muy pequeña es difícil de medir y las imperfecciones geométricas de la pirámide influyen en la precisión del método. Para evitar que el efecto de la indentación aparezca en el lado opuesto de la probeta, el espesor de ésta debe ser al menos 1,5 veces más que la longitud de la diagonal. La probeta debe ser montada de tal forma que la superficie esté en la normal del eje del indentador con una desviación máxima de ±1°. Indentadores. El indentador debe ser una pirámide de base cuadrada altamente pulida y punteada. El ángulo entre sus caras debe ser de 136° ± 30´. Las caras deben poseer la misma inclinación y coincidir en un punto, la disyunción máxima de las caras debe ser de máximo 0,001 mm. El estado del diamante debe ser revisado periódicamente con ayuda de una lupa. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 7
  8. 8. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 Figura 4. Disyunción de las caras de la pirámide Los datos de las dos diagonales de la impronta, se promedian y mediante la fórmula de trabajo, Ecuación 6. Se determina la dureza Vickers. Para obtener un dato consolidado se promedian las durezas obtenidas en todas las indentaciones de cada probeta. Este número se redondea hasta unidades enteras. Los resultados se presentan escribiendo la notación estándar correcta. Figura 5. Sobre el ángulo del identador piramidal Los números HV y HB son cercanos en su valor absoluto debido a la igualdad del ángulo del vértice de la pirámide al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso de una huella “ideal” cuando d = 0,375 D. Esta consideración sirve de base para determinar el valor del ángulo del vértice de la pirámide estándar α = 136°. Del gráfico se deduce que INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 8
  9. 9. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 DUREZA ROCKWELL Los métodos Brinell y Vickers, poseen la insuficiencia principal de que la medición de las características geométricas de la impronta toma cierto tiempo, además dicha medición a veces no es exacta a causa de que el metal desalojado por la bola se acumula cerca de los bordes de la impronta. Por esto surgió la necesidad de desarrollar otros métodos de determinación de la dureza llevando al desarrollo de métodos como el Rockwell, en el cual la medición de la dureza es mucho más ágil y objetiva. El estándar ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un método de ensayo por indentación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador cónico-esferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas contra la superficie del material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente de la impresión bajo condiciones específicas de carga. El esquema de determinación de la dureza según Rockwell se expone a continuación: Figura 6. Esquema de medición de la dureza Rockwell Al comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la acción de la carga previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Después se expone la probeta a la acción de la carga total Pf = P0 + P1, y la profundidad de penetración aumenta. Luego de retirada la carga principalP1, en el sistema probetaindentador ocurre una recuperación elástica, ya que sobre el actúa sólo la carga previa P0, siendo posible la medición de la profundidad de penetración h, la cual determina el número de dureza Rockwell (HR). Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: el cónico-esferoidal de diamante y el de bola (acero o carbono de tungsteno) de varios diámetros Entre el número de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia: INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 9
  10. 10. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 De estas fórmulas se deduce que cada unidad de dureza Rockwell corresponde a una penetración de 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto “tope” para que haya coherencia: a menor profundidad de penetración mayor será el número de Rockwell y viceversa. En la práctica no hay necesidad de usar estas fórmulas, ya que los indicadores de las máquinas de Rockwell de manera automática realizan estas operaciones mostrando directamente el número de dureza en sus diales. Esta característica granjeó para este método una gran popularidad. El estándar define las características geométricas de los indentadores. Para el penetrador cónico esferoidal se muestran en la figura: A partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas, el estándar ASTM E18 define 15 escalas diferentes de durezas Rockwell. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 10
  11. 11. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 Tabla 2. Escalas de dureza Rockwell En la práctica las escalas más difundidas son la B y C. El número de dureza Rockwell se denota como HR seguido de la letra mayúscula de la escala así: 64 HRC Esta notación indica una dureza Rockwell de 64 unidades en la escala C (diamante, carga total150 kgf) Cuando se utiliza una bola como indentador, la designación de la escala es seguida por la letra “S” si es de acero o “W” si es de carburo de tungsteno. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 11
  12. 12. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 II.- MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS  ACERO AISI 1010 (PROBETA PRISMÁTICA RECTANGULAR)  ACERO AISI 1020 (PROBETA CILÍNDRICA)  MÁQUINA PARA ENSAYO DE DUREZA INDENTEC INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 12
  13. 13. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013  LIJA DE GRANO 400  LIJA DE GRANO 600 INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 13
  14. 14. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 III.- PROCEDIMENTOS:  Preparación: - Para comenzar, se debe contar con tres probetas: una prismática, y dos cilíndricas (una de ellas producto del ensayo de tracción llevado a cabo algunas semanas atrás). La primera esta de ellas está hecha con acero AISI 1010, la segunda con acero AISI 1020, y la tercera con acero AISI 1045. Como vemos, todas están hechas del mismo material pero con diferentes concentraciones de carbono, lo cual les brindará distintas propiedades mecánicas. - Para poder llevar a cabo la medición de dureza, cada una de estas probetas, debido a que –aunque cubiertas– han estado expuestas a la intemperie y, por consiguiente, pudieron haberse corroído o rayado, es necesario lijarlas. Los defectos reducen la calidad del ensayo de dureza puesto que pueden generarse fallas durante el proceso porque el indentador no encuentra una superficie plana, sino curva. Para ello, es necesario adquirir lijas de diferentes calidades (mientras más variedad, mejor). Imagen 1. Lijas de diversos tipos (Laboratorio de Ingeniería Mecánica, UNT) - Seleccionar una de las caras de cada una de las probetas en donde se llevará a cabo la indentación. Empezar a lijar cada una de las probetas de manera metódica y ascendente: cada vez que observa que las líneas sobre la superficie están siendo borradas y se forma un nuevo conjunto de líneas totalmente paralelas, pasar a la siguiente lija (por número ascendente). Cuando se hubo llegado a la última lija, las probetas estarán listas para el ensayo. - El método para lijar es mecánico y pausado: primero ha de lijarse en forma horizontal la superficie deseada (se puede optar por marcar un eje de referencia sobre la probeta); cuando se haya logrado que la probeta tenga solo líneas horizontales y paralelas, giramos la superficie expuesta 90° y realizamos el mismo procedimiento. Tener cuidado de no crear desniveles en la superficie. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 14
  15. 15. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013  Desarrollo del ensayo - - El ensayo es bastante rápido. Por ello, debe tenerse lista una hoja de apuntes para anotar los datos. Primero, se debe colocar la probeta a ensayar en la base de apoyo del durómetro; luego de ello, el indentador (que es una pequeña esfera que generará una deformación plástica localizada en la probeta) penetra a la probeta y mediante el sistema electrónico del durómetro, se visualizan los datos. Se toman nota de los datos. Este proceso se llevará a cabo con cada una de las tres probetas previamente lijadas. Teniendo a la mano los datos; es importante señalar que los datos estarán dados en escalas de medición distintas, sea HRC, HRB, HRA o HRD, por lo cual será necesario hacer las conversiones adecuadas. Imagen 2. Durómetro (Laboratorio de Ingeniería Metalúrgica, UNT) INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 15
  16. 16. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 IV.- RESUMEN DE RESULTADOS: 1. Dureza del acero AISI1010 Probeta Prismática (Ensayo de Dureza) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº 1: Grupo 1 Primera Medida Tercera Medida 47.9 1.1. Segunda Medida 48.6 49.1 Promedio: *La dureza promedio del Acero AISI1010 es de 1.2. Varianza 1.3. Desviación Estándar 0.5 *La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1010 con respecto a su dureza promedio es de ±0.5. 2. Dureza del acero AISI1020 Probeta Cilíndrica (Ensayo de Dureza) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº 2: Grupo 1 Primera Medida Tercera Medida 51.1 2.1. Segunda Medida 54.1 54.6 Promedio: *La dureza promedio del Acero AISI1020 es de INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 16
  17. 17. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES 2.2. Sabado 09 de noviembre del 2013 Varianza 2.3. Desviación Estándar 1.5 *La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1020 con respecto a su dureza promedio es de ±1.5. 3. Dureza (Rockwell HRA) del acero aleado comercial AISI4140 (Ensayo de Dureza) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº3: Grupo 2 Primera Medida Tercera Medida 70.6 3.1. Segunda Medida 70.8 70.9 Promedio: *La dureza promedio del Acero aleado comercial AISI4140 es de 3.2. Varianza 3.3. Desviación Estándar 0.1 *La variabilidad promedio de la durza del Acero aleado comercial AISI4140 con respecto a su dureza promedio es de ±0.1. 4. Dureza (Rockwell HRA) del acero tratados térmicamente 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º Templado: AISI 01 TABLA Nº4: Grupo 2 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 70.4 71.3 70.1 INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 17
  18. 18. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES 4.1. Sabado 09 de noviembre del 2013 Promedio: *La dureza promedio del Acero Templado AISI 01 es de AISI 01 es menor, el templado hace aumentar la dureza) 4.2. Varianza 4.3. (normalmente la dureza de un acero Desviación Estándar 0.5 *La variabilidad promedio de la dureza del Acero T comercial AISI4140 con respecto a su dureza promedio es de ±0.5099. 5. Bainitizados: 5.1. S1 BAINITIZADO (260 grados Celsius) TABLA Nº 5: Grupo 4 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 77.6 77.5 76.9 5.1.1. Promedio: *La dureza promedio del S1 VAINITIZADO (260 ºC) es de 5.1.2. Varianza 5.1.3. Desviación Estándar 0.3 *La variabilidad promedio de la dureza del S1 VAINITIZADO (260 ºC) con respecto a su dureza promedio es de ±0.3. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 18
  19. 19. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES 5.2. Sabado 09 de noviembre del 2013 S1 BAINITIZADO (210 grados Celsius) TABLA Nº6: Grupo 4 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 79.2 79.5 79.5 5.2.1. Promedio: *La dureza promedio del S1 VAINITIZADO (210 ºC) es de 5.2.2. Varianza 5.2.3. Desviación Estándar 0.3 *La variabilidad promedio de la dureza del S1 VAINITIZADO (210 ºC) con respecto a su dureza promedio es de ±0.3. 6. Dureza del acero AISI1045 (Ensayo de Dureza) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº7: Grupo 3 Primera Medida Tercera Medida 57.6 6.1. Segunda Medida 57.9 57.7 Promedio: *La dureza promedio del Acero AISI1045 es de 6.2. Varianza: 6.3. Desviación Estándar: 0.1 *La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1045 con respecto a su dureza promedio es de ±0.1. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 19
  20. 20. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 7. Dureza del acero AISI1060 (Ensayo de Dureza) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº8: Grupo 3 Primera Medida Tercera Medida 58.3 7.1. Segunda Medida 57.1 55.9 Promedio: *La dureza promedio del Acero AISI1060 es de 7.2. Varianza: 7.3. Desviación Estándar: 0.9 *La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1045 con respecto a su dureza promedio es de ±0.9. 8. Dureza (Rockwell HRA) de fundiciones 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º 8.1. Fundición de grafito esferoidal (F.G.E.) TABLA Nº9: Grupo 5 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 60.1 60.6 60.6 8.1.1. Promedio: *La dureza promedio de la Fundición de grafito esferoidal es de INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 20
  21. 21. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 8.1.2. Varianza 8.1.3. Desviación Estándar 0.2 *La variabilidad promedio de la dureza de la Fundición de grafito esferoidal con respecto a su dureza promedio es de ±0.2. 8.2. Fundición Gris (F.G.) TABLA Nº10: Grupo 5 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 60.5 62.9 61.9 8.2.1. Promedio: *La dureza promedio de la Fundición Gris (F.G.) es de 8.2.2. Varianza: 8.2.3. Desviación Estándar 0.9 *La variabilidad promedio de la dureza de la Fundición de grafito esferoidal con respecto a su dureza promedio es de ±0.9. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 21
  22. 22. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 TABLA Nº11: Comparación datos obtenidos experimentalmente con los valores de dureza correspondientes en la literatura. AISI1010 AISI1020 AISI1045 AISI1060 AISI4140 AISI 01 Fundición de grafito esferoidal (F.G.E.) Fundición Gris (F.G.) Bainitizado: S1 BAINITIZADO 260ºC Bainitizado: S1 BAINITIZADO 210ºC DUREZA (HRA) Experimental Literatura 48.5 39.5 53.3 41.9 57.7 52.5 57.1 55.5 70.8 64.5-67.4 70.6 77.4 60.4 53.4 61.8 59.5 79.5 77.3 9. Dureza (Rockwell HRA) del acero al carbono AISI1020 (Ensayo de Tracción) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº12: Grupo 2 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 58,2 59 58,6 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 58,1 58,1 58,6 TABLA Nº13: Grupo 3 9.1. Promedio General: *La dureza promedio de las probetas de tracción AISI1020 es de 9.2. Varianza 9.3. Desviación Estándar 0.3 *La variabilidad promedio de la dureza de las probetas de tracción AISI1020 con respecto a su dureza promedio es de ±0.3. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 22
  23. 23. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 10. Dureza (Rockwell HRA) del acero al carbono AISI1045 (Ensayo de Tracción) 60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º TABLA Nº14: Grupo 1 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 55,8 59,3 58,1 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 58,3 58,7 58,7 Primera Medida Segunda Medida Tercera Medida 58,4 59,2 59,6 TABLA Nº15: Grupo 4 TABLA Nº16: Grupo 5 10.1. Promedio General: *La dureza promedio de las probetas de tracción AISI1045 es de 10.2. Varianza 10.2. Desviación Estándar 1.0 *La variabilidad promedio de la dureza de las probetas de tracción AISI1045 con respecto a su dureza promedio es de ±1.0. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 23
  24. 24. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 TABLA Nº17: Relación Lineal entra la resistencia máxima a la tracción y la dureza del material (probetas del Lab Nº2) Dureza Resistencia a la Tracción (MPa) Dureza HRA (Promedio) HB Grupo 1 57,7 58,6 744,53 205,5 Grupo 2 773,92 212,7 Grupo 3 58,3 626,5 210,6 Grupo 4 58,60 742,26 212,7 Grupo 5 59,10 773,91 216,3 TABLA Nº18: Relación Lineal entra la resistencia máxima a la tracción y la dureza del material (probetas Ensayo de Dureza) Dureza HRA Resistencia a la tracción MPa Dureza HB AISI1010 48.5 365 141,4 AISI1020 53.3 380 169,3 AISI1045 57.7 565 205,5 AISI1060 57.1 620 203,4 AISI4140 70.8 975 378,3 AISI 01 70.6 1690 375 Fundición de grafito esferoidal (F.G.E.) 60.4 548,37 226,8 Fundición Gris (F.G.) 61.8 276 241 INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 24
  25. 25. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 V.- CONCLUSIONES:  El método que utilizamos, es el método Rockwell es bastante fácil de usar, rápido y preciso. No necesita de un operario experimentado.  Se aplican dos cargas a la hora de hacer el ensayo con el fin de disipar imperfecciones y situaciones que dañen la medida.  Existe una relación lineal entre la resistencia a la tracción máxima y la dureza de los materiales, esta relación es muy ventajosa ya que nos permite averiguar datos sin necesidad de hacer un nuevo ensayo de distinta naturaleza para averiguar estos datos.  Como vemos en los resultados, el acero AISI 1020 () posee un mayor número de dureza que el acero AISI 1010 (), esto se debe a las diferencias de contenido de carbono que se encuentran este cada una de las probetas. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 25
  26. 26. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES Sabado 09 de noviembre del 2013 VI.- RECOMENDACIONES:  Lijar bien las probetas, para evitar surcos que puedan perjudicar a la hora de la penetración de identador y obtener mal los datos de la dureza.  La forma de lijar debe de ser uniforme, con presión constante y girando 90º en determinados momentos. Para pasar de una lija a otra primero debemos observar que las rayas de la anterior desaparecieron. Sacudir la lija para evitar que los residuos vuelvan a rayar la superficie.  Los datos de dureza deben estar con una aproximación a un decimal.  Si un dato no se encuentra en las escalas encontradas en tablas, utilizamos una interpolación. VII.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS: [1] Askeland, D. Ciencia e ingeniería de los materiales, 6ta edición, Editorial Cengague learning 2011 [2] Callister, W. Introduccion a la ciencia e ingeniería de los materiales, 5ta edición, 2011, Editoriao Reverté. VIII.- LINKOGRAFIA: http://190.105.160.51/~material/materiales/presentaciones/ApunteDureza.pdf, consultado el viernes 08 de noviembre del 2013. http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/, consultado el viernes 08 de noviembre del 2013. INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO 26

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