2.6.1 Ensayo BrinellEn el ensayo de dureza Brinell el penetrador es una bola de acero extraduro de dimetro D, que se apoya sobre la probeta a estudiar; ejerciendo sobre la misma una fuerza P durante un tiempo t dado, aparece una huella de dimetro d sobre el metal, figura 2.14. La dureza Brinell viene definida por: Esquema del ensayo de dureza Brinell.

HB = P/S(2.5)

Siendo S la superficie de la huella, casquete esfrico. P se expresa en kg fuerza y S en mm2. Tambin puede expresarse de la siguiente manera:

(2.6)

La seleccin de las cargas, P, y dimetros, D, es una funcin del espesor de la pieza a ensayar, pues los resultados de dureza quedan falseados cuando pequeos espesores son ensayados con grandes cargas. Las normas DIN 50351, indica la forma de seleccin de las cargas, materiales y dimetro de bolas, estableciendo para cada material una relacin entre la carga y el cuadrado del dimetro, la cual constituye la constante del ensayo, Ce:

Ce= P/D2(2.7)

Se consigue obtener unidades Brinell de durezas equiparables para una misma aleacin, si se mantiene constante, para distintas cargas de ensayo, el parmetro Ce.

En consecuencia, el tipo de ensayo Brinell queda definido por: el dimetro de la bola, D, la carga, P, y el tiempo de permanencia de la carga, t. Cada tipo de ensayo Brinell, se expresa en la forma,[n HBD/P/t]

2.6.2 Ensayo VickersEl ensayo de dureza Vickers es, como el Brinell, un ensayo cuyo objetivo es la determinacin de la superficie lateral, S, de la huella. El penetrador es una pirmide de diamante de base cuadrada, cuyo ngulo en el vrtice es de 136, figura 2.15.

Figura 2.15. Penetrador Vickers

S = d2/2 sen68(2.8)

con lo que:HV = 2P sen68/d2 = 1.8544 P/d2(2.9)

La seleccin de la carga se realiza en funcin inversa a su dureza. La norma UNE 7?054?73 establece los distintos aspectos de este ensayo. Como en el ensayo Brinell, la aplicacin de la carga se realiza con una velocidad mnima, vm, y se requiere un tiempo mnimo de permanencia, t, entre 15 y 20 segundos generalmente. La denominacin de la dureza obtenida se realiza citando las siglas HV seguido de la carga utilizada, P, y del tiempo de permanencia, t, separado por barras, por ejemplo, [nHV/P/t]

2.6.3 Ensayos Rockwell.En los ensayos de dureza Rockwell, las unidades de dureza se establecen por la medida de la profundidad, e, de la huella de acuerdo con el modelo:

HR = A - e (mm)/0.002(2.10)

El ensayo es aplicable a todo tipo de materiales metlicos:a)Blandos. Se utiliza como penetrador una bola de acero templado, similar al del ensayo Brinell, con dimetros de bola y cargas normalizados para cada tipo de ensayos.

b)Duros. Se utiliza como penetrador un cono de diamante de 120 de ngulo de vrtice redondeado en la punta. Se usan cargas normalizadas de 60, 100 y 150 kilogramos.

c)Pequeos espesores en materiales blandos o duros. Es el caso de flejes, chapas delgadas o tambin sobre capas endurecidas, cementadas o nitruradas. En este supuesto se usa la modalidad de pequeas cargas especificadas en la norma, 3 kilogramos de precarga y 15, 30 o 45 kilogramos de carga. Se conoce este tipo de ensayos como Rockwell superficial.

La denominacin de la dureza Rockwell ensayada es por escalas, de A a L, que identifica la precarga, carga y tipo de penetrador, segn se especifica en la tabla siguiente.

ESCALACARGA (kg)PENETRADORMATERIALES TIPICOS PROBADOS

A60Cono de diamanteMateriales duros en extremo, carburos de wolframio, etc.

B100Bola de 1/16"Materiales de dureza media, aceros al carbono bajos y medios, latn, bronce, etc

C150Cono de diamanteAceros endurecidos, aleaciones endurecidas y revenidas.

D100Cono de diamanteAcero superficialmente cementado.

E100Bola de 1/8"Hierro fundido, aleaciones de aluminio y magnesio.

F60Bola de 1/16"Bronce y cobre recocidos.

G150Bola de 1/16"Cobre al berilio, bronce fosforoso, etc.

H60Bola de 1/8"Placa de aluminio.

K150Bola de 1/8"Hierro fundido, aleaciones de aluminio.

L60Bola de 1/4"Plsticos y metales suaves, como el plomo.

Figura 2.16. Secuencia de cargas, F, y profundidades en el ensayo Rockwell.Con el objeto de obtener ensayos reproducibles, la mquina obtiene el valor "e", por incrementos de las cargas aplicadas de acuerdo con la secuencia siguiente, figura 2.16:1 -Aplicacin de una carga previa, F0= 10 kg. Esta sirve para tomar una referencia h0, independiente del estado superficial.

2 -Aplicacin de la sobrecarga de ensayo, F1, con lo que se alcanza h1.

3 -Eliminacin de la sobrecarga F1, con lo que se recupera la deformacin elstica y se conserva la remanente. La profundidad alcanzada es h.

4 -La profundidad de la huella viene definida por:

e = h - h0(2.11)

Durmetro Rockwell y Brinell.Durmetro Rockwell y Vickers.Durmetro Rockwell C y B.

Figura 2.17. Diferentes durmetros Rockwell y Vickers.