Conocimiento de ensayo

Hay cuatro métodos principales de ensayo estándar para expresar la relación entre la dureza y el tamaño de la indentación, los cuales son Brinell, Vickers, Knoop y Rockwell. Por razones prácticas y de calibración, cada uno de estos métodos se divide en una gama de escalas, definidas por la combinación de la carga aplicada y la geometría del indentador. Seleccione uno de los métodos de ensayo mencionados a continuación para obtener más detalles.

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Método de ensayo de dureza vickers

El ensayo de dureza Vickers fue desarrollado en 1924 por Smith y Sandland en Vickers Ltd. como una alternativa al método Brinell para medir la dureza de los materiales. El ensayo de Vickers es a menudo más fácil de usar que otros ensayos de dureza, debido a que los cálculos necesarios son independientes del tamaño del indentador, y el indentador puede ser utilizado para todos los materiales independientemente de la dureza.

El principio básico, como con todas las mediciones comunes de dureza, es observar la capacidad del material en cuestión en resistir la deformación plástica de una fuente estándar. El ensayo Vickers puede utilizarse para todos los metales y tiene una de las escalas más amplias entre los ensayos de dureza. La unidad de dureza dada por el ensayo se conoce como número piramidal Vickers (HV) o dureza piramidal de diamante (DPH).

La forma del indentador debe ser capaz de producir indentaciones geométricamente similares, independientemente de su tamaño; la indentación debe tener puntos de medición bien definidos y el indentador debe tener alta resistencia a la auto deformación. Un diamante en forma de pirámide de base cuadrada satisface estas condiciones.

¿Cómo se reportan los valores de dureza vickers mientras se realiza un ensayo de dureza?

Los valores de dureza Vickers se reportan como xxxHVyy, por ejemplo 440HV30,
o xxxHVyy/zz si la duración de la fuerza difiere de 10s a 15s, por ejemplo 440Hv30/20, donde:

440 es el número de dureza,
HV denota la escala de dureza (Vickers),
30 indica la carga utilizada en kgf.
20 indica el tiempo de carga si difiere de 10s a 15s

¿Con qué propósito se utilizan los ensayos de dureza vickers?

Los valores de Vickers son generalmente independientes de la carga de ensayo, aunque desde 500gf hasta 50Kgf es posible que los resultados del mismo material sometido a ensayo puedan producir resultados similares independientemente de la carga utilizada. Se ha comprobado que las pruebas de dureza Vickers son muy útiles para la evaluación de materiales, el control de calidad del proceso de fabricación y las actividades de investigación y desarrollo. La dureza, aunque de naturaleza empírica, puede correlacionarse con la resistencia a la tracción de muchos metales y es un indicador de la resistencia al desgaste y la ductilidad. Cuando se lleva a cabo un ensayo de dureza Vickers, la distancia entre las indentaciones debe ser superior a 3 diámetros de indentación para evitar la interacción entre las regiones endurecidas por la deformación.

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Vickers hardness tester

Método de ensayo de dureza Rockwell

El método de ensayo Rockwell, tal como se define en la ISO 6508 y la ASTM E-18, es el método más utilizado en todo el mundo para determinar la dureza de un material y es adecuado para casi todos los metales y en cierta medida para los plásticos. El ensayo Rockwell mide la profundidad permanente de la indentación producida por una fuerza/carga específica en un determinado indentador. El ensayo Rockwell requiere menos preparación de muestra, lo que la convierte en el ensayo de dureza más rápido y fácil de realizar en muchas industrias mundialmente. La principal ventaja del ensayo de dureza Rockwell es su velocidad de ensayo y su capacidad para mostrar los valores de dureza directamente después de penetrar en el material.

¿Cómo se determina un ensayo de dureza Rockwell?

La dureza Rockwell se determina mediante la aplicación de una carga de ensayo preliminar (carga menor o precarga), seguida de una carga adicional (carga mayor) para alcanzar la carga de ensayo total requerida, volviendo finalmente a la misma precarga (carga menor). La primera carga menor proporciona la posición cero o de referencia. La carga mayor se aplica y se mantiene durante un tiempo predeterminado (tiempo de espera) para permitir la recuperación elástica. Luego se retira la carga mayor, mientras se mantiene la carga menor para establecer el cambio desde la posición cero o de referencia y así determinar el valor de dureza Rockwell.

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Rockwell hardness tester

Método de ensayo de dureza Brinell

El ensayo de dureza Brinell es el método más antiguo de ensayos de dureza usado comúnmente hoy en día. Fue inventado en Suecia por el Dr. Johan August Brinell en 1900. Esta prueba se usa a menudo para determinar la dureza de piezas fundidas y forjadas cuya estructura de grano es demasiado gruesa para un ensayo preciso Rockwell o Vickers.

Las condiciones del ensayo de dureza Brinell tienen aproximadamente 25 combinaciones diferentes de carga/esfera de ensayo, lo que permite que casi todos los metales que pueden ser probados mediante el ensayo Brinell, simplemente variando el tamaño de la esfera y la carga de ensayo en función de la dimensión y el diseño de la muestra. En algunos casos, mientras la relación entre el tamaño de la esfera y la carga de ensayo permanece constante, los resultados se consideran precisos al cambiar entre las condiciones de ensayo Brinell.

Los resultados del ensayo de dureza Brinell se utilizan ampliamente en la industria como base para la aceptación de envíos comerciales, y para fines de control de calidad . Estos resultados pueden correlacionarse con otras características metálicas como: ductilidad, resistencia a la tracción, resistencia al desgaste, etc.

Pasos del ensayo de dureza Brinell

El ensayo Brinell puede explicarse simplemente como un ensayo de dureza de indentación que consiste en dos pasos básicos.

Paso uno: Usando un indentador y una fuerza conocidos; aplique la carga conocida a través del indentador conocido perpendicularmente al material bajo prueba y mantenga la carga conocida durante un período de tiempo específico (tiempo de espera).

Paso dos: Mida el diámetro de la indentación resultante en al menos dos direcciones perpendiculares entre sí. El valor de dureza Brinell se calcula entonces a partir de la media de las mediciones del diámetro mediante el uso de una fórmula matemática diseñada para este propósito o, más frecuentemente, a partir de un gráfico basado en la fórmula.

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Brinell hardness tester

Método de ensayo de dureza Knoop

La indentación resultante Knoop no es simétrica como las indentaciones Vickers y estará sujeta a más variaciones de los valores de dureza resultantes cuando se ensaya con las escalas de Knoop, especialmente por debajo de 200gf.

La dureza Knoop no se utiliza típicamente para definir la dureza en masa, aunque a 500 gf las normas como la ASTM proporcionan conversiones de los resultados de Knoop a otras escalas de ensayo de dureza. Los ensayos Knoop no se realizan típicamente a cargas de ensayo superiores a 1000 gf, aunque en circunstancias particulares algunos materiales pueden necesitar cargas más altas como de 2 y de 5 kgf. Cuente con mayores variaciones en los resultados a estas cargas.

El indentador de diamante Knoop está diseñado con una diferencia significativa entre las diagonales largas y cortas de Knoop, que a menudo es más adecuado para determinar las variaciones de dureza en distancias muy pequeñas en comparación con el indentador Vickers.

El éxito del procedimiento de preparación de la muestra en la eliminación de los daños inducidos por la preparación puede influir en los resultados del ensayo; este problema se vuelve más crítico a medida que se disminuye la carga del ensayo.

 

Knoop hardness tester