RECONOCIMIENTO DE DUROMETRO Y ENSAYO DE DUREZANUMERO DE LAB.: N06 PROFESOR: MANUEL RETAMOSO

CURSO: CIENCIA DE LOS MATERIALES NOMBRE Y APELLIDOS:

VIVALDI CHANGRA HEREDIACODIGO: 1131263

27/011/2012

OBJETIVO DEL ENSAYO:Determinar experimentalmente la dureza Rockwell. Estudiar su campo de aplicacin

CONSIDERACIONES TERICAS GENERALES.Definicin de 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 penetrador), de determinada forma y dimensiones. Los mtodos Brinell y Vickers, ya estudiados, poseen la insuficiencia principal de que la medicin de las caractersticas geomtricas de la impronta toma cierto tiempo, adems dicha medicin a veces no es exacta a causa de que el metal desalojado por la bola se acumula cerca de los bordes de la impronta. Por esto surgi la necesidad de desarrollar otros mtodos de determinacin de la dureza llevando al desarrollo de mtodos como el Rockwell, en el cual la medicin de la dureza es mucho ms gil y objetiva. El mtodo de Rockwell aunque es un mtodo de indentacin no pretende de manera directa medir la dureza a travs de la determinacin directa de la magnitud de los esfuerzos de contacto, sino que la define como un nmero arbitrario, inversamente proporcional a la penetracin del indentador. El estndar ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un mtodo de ensayo por indentacin por el cual, con el uso de una mquina calibrada, se fuerza un indentador cnico-esferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones especficas contra la superficie del material a ser ensayado, en dos operaciones, y se mide la profundidad permanente de la impresin bajo condiciones especficas de carga. El estndar ASTM E18-03 define el nmero de dureza Rockwell como un nmero derivado del incremento neto en la profundidad del indentador cuando la fuerza en el indentador es incrementada desde una fuerza previa (preliminar especfica) hasta una fuerza total (especfica) y luego retornada al valor de fuerza previa. El esquema de determinacin de la dureza segn Rockwell se expone en la figura 1.

Figura 1. Esquema de medicin de la dureza Rockwell Al comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la accin de la carga previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto

garantiza una mayor exactitud del ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa superficial. Despus se expone la probeta a la accin de la carga total Pf= P0+ P1, y la profundidad de penetracin aumenta. Luego de retirada la carga principal P1, en el sistema probetaindentador ocurre una recuperacin elstica, ya que sobre el acta slo la carga previa P0, siendo posible la medicin de la profundidad de penetracin h, la cual determina el nmero de dureza Rockwell (HR). Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: el cnico-esferoidal de diamante y el de bola (acero o carbono de tungsteno) de varios dimetros Entre el nmero de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia: h Para el cono de diamante HR =100 ------0,002 h Para las bolas de acero HR =130 --------0,002 De estas frmulas se deduce que cada unidad de dureza Rockwell corresponde a una penetracin de 0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto tope para que haya coherencia: a menor profundidad de penetracin mayor

ser el nmero de Rockwell y viceversa. En la prctica no hay necesidad de usar estas frmulas, ya que los indicadores de las mquinas de Rockwell de manera automtica realizan estas operaciones mostrando directamente el nmero de dureza en sus diales. Esta caracterstica granje para este mtodo una gran popularidad. El estndar define las caractersticas geomtricas de los indentadores. Para el penetrador cnico esferoidal se muestran en la figura: Indentador cnico esferoidal de Rockwell Las bolas son similares a las del mtodo Brinell y tienen los siguientes dimetros: 1/16; 1/8; 1/4; 1/2.

Las cargas a aplicar pueden ser:

A partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas, el estndar ASTM E18 define 15 escalas diferentes de durezas Rockwell. Se muestra la tabla que las define, tomada directamente de dicho estndar. En esta tabla se muestra tambin la aplicabilidad de cada tipo de prueba. Tabla 1. Escalas de dureza Rockwell

En la prctica las escalas ms difundidas son la B y C. El nmero de dureza Rockwell se denota como HR seguido de la letra mayscula de la escala as: 64 HRC Esta notacin indica una dureza Rockwell de 64 unidades en la escala C (diamante, carga total 150 kgf) Cuando se utiliza una bola como indentador, la designacin de la escala es seguida por la letra S si es de acero o W si es de carburo de tungsteno. Tiempo de aplicacin de la carga. Sobre el tiempo de aplicacin de la carga principal existen discrepancias. El estndar ASTM E 18-79 especifica un tiempo de aplicacin de la carga principal de no ms de 2 s, luego del detenimiento de la palanca de aplicacin, adems advierte lo siguiente: en el caso de ensayarse materiales que presenten pequeo flujo plstico o no lo presenten luego de la aplicacin total de la carga, la palanca

debe ser retornada inmediatamente para retirar la carga principal; en el caso de flujo plstico considerable, lo que se manifiesta en el movimiento del puntero del indicador luego del detenimiento de la palanca de aplicacin de la carga, sta debe ser retornada luego de 2 s de aplicada la fuerza (detenimiento de la palanca). El estndar DIN 50 103, por el cual se rige el manual de operacin de la mquina de nuestro laboratorio, aconseja retirar la carga 10 s despus del detenimiento de la palanca, si el material ensayado es muy blando debe esperarse an ms. El estndar GOST 9013-59 pide mantener la carga entre 4 y 8 s, luego de establecerse el valor nominal de la misma. En nuestro laboratorio nos atendremos al estndar ASTM, de todos modos, cuando se apliquen las cargas por un tiempo mayor a los 2 s, este hecho ser consignado en el informe.

PROCEDIMIENTOPara obtener la dureza Rockwell l de la superficie de un material se presiona contra la a probeta un indentador (cnico-esferoidal o esfrico, segn el caso) con una carga previa, luego o se aplica la carga principal para sostener la carga total durante algn tiempo. Luego de retirada la carga principal y mantenido la previa, se observa en la escala correspondiente al tipo de indentador, el valor de la dureza Rockwell, calculado automticamente por la mquina. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones ms.

MAQUINARIA, MEDIDA.

MATERIALE

ES

E

INSTRUMENTOS

DE

Mquina de dureza Rockwell El funcionamiento de la mquina a puede verse en la parte final de este informe, el procedimiento de medicin ser explicado por e el profesor y el monitor en el momento de la prctica a.

Probetas. Se ensayarn tres probetas de acero AISI O1, con distintos tratamiento os trmicos. Estas mismas probetas se usaron para la medicin de la dureza Vickers y sern n destruida durante el ensayo de Impacto.

1) 2) 3) 1) 2) 3)

Probeta de acero AISI O O1 en estado de suministro, Probeta de acero AISI O O1 templada en aceite, Probeta de acero AISI O O1 templada en agua. Probeta de acero AISI O O1 en estado de suministro, Probeta de acero AISI O O1 templada en aceite, Probeta de acero AISI O O1 templada en agua.

Las probetas deben ser limpiadas para retirar el xido, suciedad y escamas de una de sus caras donde se realizarn las mediciones, se debe tener especial cuidado en no calentar l la superficie durante el procedimiento de limpieza. La probeta debe ser montada de tal forma que la superficie est en la normal del eje del indentador. Indentadores. El indentador de diamante debe ser un cono con punta esfrica altamente pulido. El ngulo debe ser de 120 30. La punta debe ser una esfera de dimetro nominal 0,200 mm. Las esferas deben tener una dureza Vickers (HV) de al menos 850. Las bolas tienen dimetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla.

REALIZACIN DEL ENSAYOComo el ensayo se realiza bajo la estricta supervisin y direccin del profesor y monitor, slo se darn aqu algunas recomendaciones adicionales.

1 Se selecciona el tipo deensayo segn la tabla de escalas de dureza Rockwell. Las condiciones especficas para las durezas HRC y HRB se muestran en la siguiente tabla.

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Las mediciones se realizarn as para cada probeta:

Probeta de acero AISI O1 en estado de suministro HRB

Probeta de acero AISI O1 templada en aceite HRC Probeta de acero AISI O1 templada en agua. HRCSe debe tener especial cuidado en que la mediciones de dureza muestren resultados dentro de los lmites permitidos, de no ser as se debe echar mano de otra escala u otro mtodo de medicin de dureza. Cada vez que se realice cambio de indentador la primera impronta obtenida no ser tenida en cuenta, esto para permitir el asentamiento del sistema indentador, montura y porta indentador.

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Se realizarn entre 5 y 10 indentaciones por probeta, teniendo en cuenta que la separacin del borde de la probeta y de una huella al borde de la otra debe ser mayor a 2,5 veces el dimetro de la huella.

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TRATAMIENTO E INTERPRETACIN DE LOS DATOSLos datos obtenidos para cada impronta se anotan. 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 AISI O1 en estado de suministro: 90 HRB

CONCLUSIONES: El ensayo Rockwell es uno de los ms utilizados, porque no constituye una gran prdida de material, incluso es posible reutilizar la pieza. Este tipo de ensayo es fcil de llevar a cabo, porque no implica mayores clculos matemticos y el resultado de cada ensayo se obtiene de la directa lectura