DUREZA BRINELL FUNDAMENTO TERICO Para el desarrollo de la experiencia que debemos tener claramente la definicin de dureza:DUREZA: Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un

material de resistir la deformacin elstica, plstica y destruccin, en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo, ms duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador o penetrador), de determinada forma y dimensiones. Un anlisis de la anterior definicin nos lleva a las siguientes conclusiones: 1) la dureza, por definicin, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en s; 2) los mtodos de dureza por indentacin 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. DUREZA BRINELL Segn el estndar ASTM E 10-78 es aquel mtodo de ensayo por indentacin por el cual, con el uso de una mquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones especficas, contra la superficie del material a ensayar y se mide el dimetro de la impresin resultante luego de remover la carga.

Puede generarse por depresin

O por craterizacin

Figura didctica

Atenindonos a la definicin, el nmero de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la relacin de la carga P que efecta el indentador esfrico de dimetro D, al rea de la superficie de la huella:

;

En la prctica se usa la siguiente frmula de trabajo:

El mtodo estndar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones: Dimetro de la bola (D) : Carga (P): Duracin de la carga (t): 10 mm 3000 kgf 10 ... 15 s

En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el nmero de dureza Brinell se denota sin ningn sufijo. Ejemplo:

220 HBEsta notacin indica una dureza Brinell de 220 bajo las condiciones estndar arriba nombradas. (10/3000/15). Si por alguna razn no pueden aplicarse las condiciones estndar es posible aplicar cargas menores y utilizar indentadores esfricos de dimetros menores (estas mediciones no se consideran como estndar). En este caso la obtencin de resultados comparables de los ensayos exige la observacin del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constancia de la relacin de la carga respecto al cuadrado del dimetro de la bola (obsrvese la frmula de dureza), es decir,

P = K x D2

P : Carga en kg. K : Factor de acuerdo al tipo de material. D : Dmetro de la bola. .Se toma esta relacin segn la naturaleza y dureza supuesta del material investigado.

En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estndar y atendiendo a la consideracin anterior, la dureza Brinell se denota tambin

como HB, pero con la adicin de sufijos que indiquen el dimetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicacin de la misma. Ejemplo: La denominacin o nomenclatura de los ensayos se efecta mediante el siguiente smbolo: HB (D/P/T) En el que: D : dimetro de la bola en mm. P : la carga en Kg. T : el tiempo de duracin del ensayo en seg. MATERIAL Hierros y aceros Cobre, bronces y latones Aleaciones ligeras Estao y plomo Materiales muy blandos TIEMPO 10 a 30 segundos 30 segundos 60 a 120 segundos 120 segundos 120 segundos

As por ejemplo: HB (10/3000/30) Tambin puede obtenerse aproximadamente el contenido de carbono, para ACEROS AL CARBONO, si se conoce la dureza Brinell, mediante la frmula:%C HB 80 141

PROCEDIMIENTO

Para obtener la dureza Brinell de la superficie de un material se presiona contra la probeta una bola de acero con determinado dimetro D. La bola se mantiene algn tiempo bajo la carga P . Luego de retirada la carga se miden dos dimetros, en direcciones mutuamente perpendiculares, de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de los dimetros (d) y los otros valores se sustituyen en la frmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Brinell. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones ms.

MAQUINARIA, MATERIALES E INSTRUMENTOS DE MEDIDA. los ensayos Brinell se us el siguiente escleroscopio:

MARCA: A-D AVERY DENISON LIMITED LEEDS LSIOZDE ENGLAND CODIGO DE LA MAQUINA: 6403/D/T84298 CAPACIDAD: 3000 Kgf PROCEDENCIA: INGLATERRA

El diseo debe ser tal que se excluya cualquier mecimiento o movimientos laterales del indentador o de la probeta durante la aplicacin de la carga. En las mquinas que usan pesos muertos para la aplicacin de la carga deben

evitarse las sobrecargas al momento de la aplicacin de la fuerza causadas por la inercia del sistema. . El estndar ASTM E 10 presenta las siguientes exigencias a las probetas usadas para la medicin de la dureza Brinell: Para evitar que el efecto de la indentacin aparezca en el lado opuesto de la probeta, el espesor de sta debe ser al menos 10 veces ms que la profundidad de la indentacin. Cuando sea necesario la superficie debe lijada y pulida de manera que se observen con claridad los bordes de la huella en el momento de la medicin con la precisin necesaria. Se debe tener cuidado de no sobrecalentar la superficie en los procesos de pulimento. Indentadores. La bola estndar para el ensayo de dureza Brinell debe tener 10 mm de dimetro con una desviacin no mayor de 0,005 en cualquiera de los dimetros. Las bolas ms pequeas tienen dimetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla. Dimetro de la bola [mm] Tolerancia [mm] desde 1 a 3 incluido 0,0035 ms de 3 hasta 6 incluido 0,004 ms de 6 hasta 10 incluido 0,0045

Las bolas deben tener una dureza Vickers (HV) de al menos 850 y pueden ser usadas para medir dureza HB de no ms de 450. Las bolas deben estar excelentemente pulidas y libres de defectos . Las bolas no deben sufrir deformaciones residuales ms altas que las indicadas en la tabla. Microscopio. Segn el estndar el microscopio debe poseer una resolucin de al menos 0,02 mm, cifra ampliamente superada por el microscopio incorporado en la mquina WPM HP-250.

CALCULOS Y RESULTADOS

DATOS:

4.210mm

75.9mm 17.65mm 11.8mm

REALIZACIN DEL ENSAYO

1.

Como el ensayo se realiza bajo la estricta supervisin y direccin del profesor y monitor, slo se darn aqu algunas recomendaciones adicionales. De acuerdo al material de la probeta se debe escoger el grado de fuerza (P/D2) segn tabla. Es decir: Acero : 30 Latn: 10 Aleacin de aluminio: 10

2.

3.

A partir del grado de fuerza y atendiendo las cargas posibles de aplicar en la mquina, escogemos la combinacin ms conveniente de carga y dimetro de indentador. Acero: D = 2,5 mm; P = 187,5 kgf. Latn: D = 2,5 mm; P = 62,5 kgf. Aleacin de aluminio: D = 2,5 mm; P = 62,5 kgf.

4.

Cada vez que se realice cambio de indentador la primera impronta obtenida no ser tenida en cuenta, esto para permitir el asentamiento del sistema bola, montura y porta bola. Se realizarn entre 5 y 10 indentaciones por probeta, teniendo en cuenta que la separacin del borde la probeta y de una huella al borde de la otra debe ser mayor a 2,5 veces el dimetro de la huella.

5.

TRATAMIENTO E INTERPRETACIN DE LOS DATOS

Los datos de dimetro de cada impronta, tomados en direcciones perpendiculares, se promedian y mediante la frmula de trabajo,

se determina la dureza Brinell. Para obtener un dato consolidado se promedian las durezas obtenidas en todas las indentaciones de cada probeta. Este nmero se redondea hasta unidades enteras. Los resultados se presentan escribiendo la notacin estndar correcta. Ejemplo: Probeta de acero : INFORME

221 HB 2,5/187,5/15

De manera particular, el informe sobre el ensayo Dureza Brinell , debe contener.

1) Objetivo. 2) Consideraciones tericas generales: Definicin de dureza. Mtodo Brinell. 3) Maquinaria. Indentadores 3) Probetas. Dibujo de las mismas, comparacin con la probeta ASTM. 4) Resultados de dureza para cada probeta, con la notacin correcta. 5) Conclusin.