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DUREZA.
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 micro
estructurales 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.
Definición
Es la mayor o menor resistencia que un cuerpo opone a ser rayado o penetrado por
otro, o bien la mayor o menor dureza de un cuerpo respecto de otro tomado como
elemento de comparación.
Los dos métodos más difundidos son el Brinell y el Rockwell.
Bolilla de 10 mm, 5 mm y 2.5 mm (para pequeños espesores).
Tiempo de aplicación: 15 s para carga máxima y mantengo
Brinell 15 s (30 s para materiales blandos).
Carga: 3000, 1500, 750, 500 y 250 Kg.
DUREZA
Bolilla de 1/16, 1/8, ¼ y ½” o cono de diamante (120º) con punta
redondeada (r = 0,2 mm).
Rockwell
Tiempo de aplicación: cada carga hasta el equilibrio.
Carga: inicial (P0) de 10 Kg., y adicional (P1) 50, 90 o 140 Kg.)

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DUREZA BRINELL. (en función del diámetro de la impresión)
En el ensayo de dureza Brinell, una bola penetradora de cierto diámetro D es
presionada a la superficie de la pieza de prueba, usando una carga preestipulada F, y
midiendo, luego de que esta ha sido removida, el diámetro de la huella (impronta) dejada.
El tiempo de la aplicación inicial de la fuerza varía de 2 a 8 segundos, y luego es
mantenida por 10 a 15 seg.
El número de la dureza Brinell se obtiene de dividir la fuerza del test por el área del
casquete esférico grabado por el penetrador.
.

F (kg)
HB =
s (mm 2 ).
También se puede deducir la fórmula en función del diámetro (se utiliza más).
El diámetro de la huella se puede determinar rápidamente, a través de lentes con un
retículo graduado, por lo que sólo será necesario colocar el cero del mismo tangente a un
borde, efectuándose la lectura del diámetro mediante la tangencia de una de las divisiones
con el borde opuesto.
2F
HB =
 2 2 
1
   Di   
πd 2  −  −
1 1   
   D   

 
.
Tipos de puntas normalizadas
La carga de 3000 Kg. se usa para durezas de 160 a 600 HB.
Bolilla de 10 mm “ “ 1500 Kg. “ “ “ 80 a 300 HB
“ “ 500 Kg. “ “ “ 26 a 100 HB

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Se puede indicar HB5/750/15 que indica diámetro de la bolilla (5), carga (750) y tiempo
de aplicación de la carga máxima (15) respectivamente.
Algunas durezas de referencia.
Acero 1015 a 1025 HB=110 a 130
Acero 1025 a 1040 HB=130 a 155
Acero 1040 a 1060 HB=165 a 185
Acero para herramientas HB≅500
Aluminio HB= 23 a 44
Para durezas superiores a 400HB se aconseja utilizar bola de metal duro (hasta 600
HB) o utilizar otro método de medición, como el Rockwell.
Condiciones de ensayo.
 Las caras de la probeta serán planas y paralelas y estarán limpias (pulidas)
para facilitar la lectura.
 La probeta no se moverá durante el ensayo.
 El centro de la impresión estará como mínimo a 2d (diámetro de la impresión)
del borde de la probeta y la distancia entre impresiones no será menor a 3d.
 La cara opuesta a la impresión no presentará marcas luego del ensayo.
 El espesor del material a ensayar debe ser mayor o igual a 10 veces la
profundidad de penetración.
 No se puede utilizar en materiales muy duros ya que la bolilla se deforma.
Se usaran bolillas del mayor diámetro posible para facilitar la lectura.
Dureza Brinell de taller
Este método se basa en el mismo criterio que el anterior, con la diferencia que en
este caso la carga se aplica a través del golpe de un martillo (carga dinámica).
El aparato posee un alojamiento para colocar una
barra patrón (de dureza conocida), debajo de la cual
queda una bolilla de acero duro, y por encima un
percusor, que al ser golpeado comunica la carga a la
barra patrón, y de esta a la bolilla que provocará la
impresión sobre el material.
Por efecto del golpe encontramos dos
impresiones una sobre la barra patrón y otra sobre la
pieza a ensayar. En función de los diámetros de estas
dos impresiones y con las tablas correspondientes se
podrá determinar el número de la dureza Brinell.

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Existe une relación entre la dureza Brinell y la resistencia a la tracción en los aceros.
σ ET = 3,5HB
DUREZA ROCKWELL (en función de la profundidad de la impresión).
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.).
Para la determinación de la dureza no se aplica fórmula alguna, sino que se lee
directamente sobre un dial indicador.
La carga total P es aplicada sobre la probeta en dos etapas; una inicial P0 y una
adicional P1 tal que P = P0+P1.
El penetrador se apoya sobre la probeta y se carga con la P0 (10 Kg.) (el dial
indicador deberá estar en 0) hasta que se establezca el equilibrio (aguja quieta). Se aplica
entonces la P1 (50; 90 0 140kg) mantenida hasta un nuevo equilibrio. Aquí se quita P1 y
se mantiene P0 y se efectuará la lectura del avance del penetrador bajo la carga P0
solamente.
P0
P0
P0 + P1

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Las ventajas de este método incluyen la lectura del número de dureza Rockwell
directamente sobre el dial y el rápido tiempo en el ensayo. Las desventajas incluyen
muchas escalas arbitrarias no relacionadas y los posibles efectos del yunque de apoyo de
espécimen (¡trate poniendo un cigarrillo debajo de un bloque de una probeta y note el
efecto en la lectura de dureza! El método Brinell y Vikers nos sufren de este efecto).
Dial indicador
Máquina de ensayo Rockwell
La siguiente tabla nos da los valores de las cargas, penetradores, color de escalas
donde deben realizarse las lecturas y materiales donde se aconseja el empleo de cada una.

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Dureza L (durómetro EQUOTIP)
A final de los años 70, la atención de los
especialistas se centró en un novedoso
procedimiento de medida de dureza para
metales: el método EQUOTIP. Este
durómetro impactó notablemente en el sector,
cuando se comparaba con los instrumentos
estáticos y de sobremesa, habituales en los
laboratorios. Además de la exactitud y
repetibilidad de la medida, incluía
características muy nuevas tales como
movilidad y la posibilidad de medir en
cualquier posición o en lugares de muy difícil acceso.
La industria aceptó rápidamente este durómetro y, en 1996, EQUOTIP fue
aceptado y normalizado por la Sociedad Americana de Medida y Materiales, ASTM.
Ese mismo año se publicó, con la designación estándar ASTM: A-956-96: "Método
normalizado de prueba de dureza EQUOTIP para productos de acero", que
especifica el uso y sistema del instrumento respecto a los estándares, describiendo el
manejo de la unidad de dureza "L".
Comparándolo con los procedimientos tradicionales, el método dinámico
EQUOTIP iniciaba una nueva concepción mecánica. En los procedimientos estáticos
existentes, la dureza viene definida por la deformación o marca de un cuerpo en la
muestra a medir. Este nuevo método incorpora una nueva definición de dureza: "La
diferencia de velocidades de un cuerpo lanzado contra la superficie de ensayo y la de
rebote de dicho cuerpo".
Como alternativa a los procedimientos tradicionales (Brinell, Rockwell, Vickers),
desde entonces también es posible determinar la dureza de una pieza metálica con la
nueva unidad "L". Debido a lo novedoso del valor, inicialmente esta unidad de dureza
encontró algunas reticencias al uso en algunos sectores de la industria mecánica. Para
los usuarios acostumbrados a las unidades tradicionales hace tiempo que EQUOTIP ha
incorporado la facilidad de convertir los valores de dureza "L" a cualquier otra unidad,
mostrándolas conjuntamente en la pantalla del instrumento.
Algunos usuarios incorporan al aparato sus propias tablas de conversión,
adaptando el valor "L" a sus exigencias o especificaciones. Desde 1998, EQUOTIP
incorpora la posibilidad de, partiendo del valor invariable "L", convertir o corregir
medidas adaptándose a aleaciones específicas o necesidades personales.
ENSAYO DE 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.

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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 las diagonales del rombo de la impresión
que quedó sobre la superficie de la muestra. 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 Kg·f) y el área de la superficie lateral de la
impresión
Llamado el ensayo universal. Sus cargas van de 5 a 125 kilogramos (de cinco en
cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136º. Se
emplea Vickers para laminas tan delgadas como 0.006 pulgadas y no se lee directamente
en la maquina. Para determinar el número de dureza se aplica la siguiente formula:
En la anterior operación se explica el porqué de la constante 1.854, y en donde:
- HV : Dureza Vikers
- d : es el diámetro promedio del rombo generado por la penetración en
el material:
dPROM = (d1 +d2)/2
En donde:
- dPROM : el diámetro promedio
- d1 y d2 : don las diagonales del rombo impreso en el material de
prueba
Este ensayo constituye
una mejora al ensayo de
Brinell, se presiona el
penetrador contra una
probeta, bajo cargas más
livianas que las utilizadas
que en el ensayo Brinell.
Se miden las diagonales de
Figura 6: Boceto de la Figura 7: Puntas de diamante para
prueba Vikers Vikers

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la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la formula antes
mencionada.