INTRODUCCINDureza es la medida de la resistencia (oposicin) de un material a ser rayado o penetrado por otro. Los primeros ensayos (cualitativos) se basan en ordenar arbitrariamente diferentes minerales de a acuerdo con la capacidad de rayado. Esta escala Mohs que considera 10 nmeros donde el 1 es para el material ms blando y el 10 para el ms duroTabla No 1 Escala De Mohs con 10 nmeros

Escala De Mohs

Nm. De MohsMineral

1Talco (Metasilicato acido de magnesio H2Mg3(SIO3)4)

2Yeso (Sulfato de calcio hidratado CaSO4 X 2H2O))

3Calcita (Carbonato de calcio (CaCO3))

4Fluorita (Fluoruro de calcio ( CaF2))

5Apatita (Fosfatos calizos (Ca5(PO4)3F))

6Feldespato ( Aluminosilicatos de potasio, sodio, calcio o bario)

7Cuarzo (dixido de silicio (SiO2))

8Topacio (Fluorosilicato de aluminio)

9Corindn (Oxido de aluminio (Al2O3))

10Diamante (Carbono (C))

Al igual que esta clasificacin se presenta una de 15 nmeros, donde el valor ms pequeo contina siendo el talco y el mayor para el diamante tal y como se ve en los datos siguientes:Tabla No 2 Escala De Mohs con 15 nmeros

Escala De Mohs

1. Talco6. Feldespato11. Circonia Fundida

2. Yeso7. Slice puro vtreo12. Almina fundida

3. Calcita8. Cuarzo13. Carburo de silicio

4. Fluorita9. Topacio14. Carburo de boro

5. Apatita10. Granate15. Diamante

Posteriormente aparecieron ensayos de dureza cuantitativos, en los cuales se relacionan cargas, penetradores, (identadores), escalas, tiempos, etc. Que a continuacin se explicaran cada una de ellas de manera general

PRUEBAS DE MACRODUREZADureza Brinell normalEsta prueba (HBN) se usa desde hace ms de 100 aos efectundose por medio de un portapenetrador que es una esfera de carburo de tungsteno o de acero de 10 mm de dimetro en una maquina universal donde se realiza una precarga de 10 kg, luego se aplican las cargas que pueden ser 500 y 3000 kg (30 s) y se mide posteriormente el dimetro del casquete esfrico en la probeta utilizando un microscopio de taller, despus se sustituye el valor obtenido en la ecuacin siguiente.

Dnde:P= Carga aplicada en kilogramos D= Dimetro de la esfera (Penetrador o identador ,10 mm). d= Dimetro de la impresin (Casquete esfrico, huella)

Pero se requiere que la probeta posea al menos un espesor de 1cm y que la distancia del centro del casquete esfrico (huella) a cualquier extremo sea al menos tambin de 1 cm. Adems de que solo se pueden efectuar pruebas en materiales menos duros que el carburo de tungsteno o el acero del cual est hecho el identador.Se presentan varias limitaciones como que no se pueden realizar pruebas en probetas muy pequeas o delgadas ni muy duras, la medicin es indirecta. Debido a las dimensiones de la huella, no se recomienda para piezas terminadas.La carga para metales duros (aceros y hierros colados) es de 3000 kg y el tiempo de aplicacin es de 15s. para metales blandos (aluminio, bronces, latones), es de 500kg con un tiempo de 30 s. para el magnesio y sus aleaciones es recomendable aplicar la carga durante 2 min.Figura 1 Tipo de penetrador en la dureza Brinell

Dureza rockwellEsta prueba (HR) es la ms usada debido a su versatilidad efectundose por medio de un penetrador que es una esfera de 1/16 de dimetro en las escalas (B, F, G) o de 1/8 de dimetro en las escalas (E, H, K) y un diamante esferocnico (Brale) de 120 en las escalas (C, A, D). Existen dos caratulas, una negra (HRC, HRA, HRD) y una roja (HRB, HRE, HRF, HRG, HRH, HRK), independientemente de cual sea la dureza rockwell, el indicador debe encontrarse en el cero negro al inicio del ensayo, ambas escalas (roja y negra) se encuentran desfasadas en 30 unidades despus se realiza una precarga de 10 kg, luego se aplica el resto de las fuerzas que pueden ser de 60, 100 y 150 kg, se esperan 15 o 30 s, se retira la carga y se lee en la escala correspondiente la dureza.Pero con las cargas de 60, 100 y 150 kg no es posible efectuar ensayos superficiales lo que origino otras combinaciones, con los mismos identadores los cuales son de 15, 30 y 45 kg apareciendo las durezas HR (N, T, W).En esta prueba se pueden realizar gran variedad de ensayos, las huellas son pequeas lo que permite la utilizacin de las piezas despus de la prueba.Tabla No 3 Diferentes HR Donde Se Utilizan Penetradores De Esfera o Diamante

Dureza Rockwell

HRIdentadorCargaEscalaUsada para

CBrale150 kgNegraAceros y aleaciones endurecidas

A60 kgCarburos de tungsteno( muy duros)

D100kgAceros Cementados

B Esfera 1/16100 kgRojaAceros al bajo y medio C, latones y bronces

F60 kgBronce y cobres reconocidos

G150 kgBronce Fosforado, obre al berilio

E Esfera 1/8100 kgRojaHierro Fundido, aleaciones de Al y Mg

H60 kgPlaca de Al

K150 kgPb, plsticos y otros materiales suaves

Figura 2. Diferentes Penetradores Utilizados En La Prueba Rockwell

PRUEBAS DE MICRODUREZADureza vickersLa dureza vickers (HV) utiliza un diamante prismtico (pirmide cuadrada) con un ngulo apical de 136. Es importante sealar que puede determinarse a travs de medicin directa en la caratula o indirecta con mediciones microscpicas de las diagonales en la impresin (huella).Este ensayo se utiliza en probetas previamente pulidas, las pequeas deformaciones que produce el punzn en el espcimen permiten su posterior utilizacin, y la prueba se puede efectuar en piezas terminadas, ya sea lminas delgadas o materiales gruesos.Esta prueba se realiza con una precarga de 10 kg esto depende de la carga principal, posteriormente se aplica la carga completa que puede ser de (1, 2.5, 5, 10, 20, 30, 50, 100 y 120 kg) . Despus de 15 s se retira la carga y se toma la lectura, o se miden las diagonales de la huella, se obtiene su promedio y se sustituye en la ecuacin anterior o se busca su valor en una grfica.Los nmeros vickers y Brinell son prcticamente iguales para materiales que tengan una resistencia a la tensin inferior a 86 kg/mm2 aproximadamente 247 Brinell, desde 300 HBN inicia una divergencia cada vez mayor , debido a la deformacin en la esfera HBN.La ecuacin que relaciona la dureza vickers con la carga aplicada (1,2.5, 5, 10, 20, 30,50, 100 o 120 kg) y la diagonal es la siguiente:

Figura 3. Identador Utilizado En La Prueba Vickers

Dureza Knoop Se utiliza para la determinacin de la dureza de capas superficiales muy finas, piezas pequeas de elementos de mquinas, aparatos o equipos, hilos metlicos, etc.Se utiliza un penetrador de diamante muy pequeo de geometra piramidal, las cargas aplicadas estn comprendidas entre 1 y 1000 gLa dureza Knoop se obtiene de la siguiente ecuacin

Figura 4. Identador Utilizado En La Prueba Knoop