{"id":1238,"date":"2024-11-19T18:24:14","date_gmt":"2024-11-19T10:24:14","guid":{"rendered":"https:\/\/chiggofactory.com\/?p=1238"},"modified":"2024-12-06T15:59:29","modified_gmt":"2024-12-06T07:59:29","slug":"everything-you-need-to-know-about-material-hardness","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/chiggofactory.com\/es\/everything-you-need-to-know-about-material-hardness\/","title":{"rendered":"Todo lo que necesita saber sobre la dureza de los materiales"},"content":{"rendered":"\n
La dureza del material es una propiedad esencial que indica qu\u00e9 tan bien un material puede soportar fuerzas mec\u00e1nicas sin sufrir deformaciones significativas. Es un atributo cr\u00edtico en la fabricaci\u00f3n y la ingenier\u00eda, que afecta no solo el rendimiento y la vida \u00fatil de los productos, sino que tambi\u00e9n influye directamente en la eficiencia del proceso de producci\u00f3n y la calidad de los productos finales. En este art\u00edculo, veremos m\u00e1s de cerca qu\u00e9 es la dureza del material y c\u00f3mo se mide.<\/p>\n\n\n\n
\u00bfQu\u00e9 es la dureza del material?<\/h2>\n\n\n\n
La dureza del material se refiere a la capacidad de un material para resistir la deformaci\u00f3n pl\u00e1stica localizada (deformaci\u00f3n permanente). En otras palabras, mide qu\u00e9 tan resistente es un material a los cambios de forma en presencia de fuerzas externas como rayones, indentaciones y abrasi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Como se muestra en el diagrama siguiente, la mayor\u00eda de los materiales pl\u00e1sticos tienen menor dureza, mientras que es extremadamente dif\u00edcil abollar o rayar un diamante. La mayor\u00eda de los dem\u00e1s materiales se encuentran en alg\u00fan punto intermedio.<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
La dureza se puede confundir f\u00e1cilmente con otras propiedades del material, como la tenacidad y la resistencia, pero pertenecen a tres propiedades diferentes de un material. Espec\u00edficamente, la dureza significa la resistencia de la superficie a la deformaci\u00f3n y el desgaste, mientras que la tenacidad se refiere a la capacidad de un material para absorber energ\u00eda y deformarse pl\u00e1sticamente sin fracturarse, y la resistencia se refiere a la capacidad general del material para soportar fuerzas de tracci\u00f3n, compresi\u00f3n y flexi\u00f3n. Una forma sencilla de distinguir estas propiedades es recordar que la dureza tiene que ver con la resistencia de la superficie, la tenacidad tiene que ver con la absorci\u00f3n de energ\u00eda y la deformaci\u00f3n, y la resistencia tiene que ver con la capacidad de carga general.<\/p>\n\n\n\n
Al mismo tiempo, estas propiedades est\u00e1n interconectadas. Por ejemplo, los materiales con alta dureza suelen tener una mejor resistencia al desgaste, lo que significa que el uso de materiales m\u00e1s duros puede reducir el desgaste de las piezas y prolongar significativamente la vida \u00fatil de los componentes. La dureza tambi\u00e9n est\u00e1 estrechamente relacionada con la capacidad de un material para resistir la deformaci\u00f3n y la fractura. Generalmente, los materiales con alta dureza tambi\u00e9n tienen mayores resistencias a la tracci\u00f3n y a la compresi\u00f3n, que a menudo se utilizan en muchas aplicaciones de ingenier\u00eda para garantizar la estabilidad y seguridad estructural. Sin embargo, es importante tener en cuenta que los materiales con alta dureza pueden ser m\u00e1s fr\u00e1giles y tener menor tenacidad, mientras que los materiales con alta tenacidad pueden tener menor dureza.<\/p>\n\n\n\n
<\/p>\n\n\n\n
Tipos de dureza<\/h2>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Despu\u00e9s de comprender la definici\u00f3n de dureza, estamos ansiosos por aclarar c\u00f3mo entra en juego. Ahora, exploremos los tres tipos principales: dureza de indentaci\u00f3n, dureza de rayado y dureza de rebote.<\/p>\n\n\n\n
Dureza de indentaci\u00f3n<\/h3>\n\n\n\n
La dureza de indentaci\u00f3n se refiere a la resistencia de un material a la deformaci\u00f3n permanente cuando se somete a una carga continua, que es la forma de carga m\u00e1s com\u00fan aplicada a los metales. Por lo tanto, cuando se habla de dureza, generalmente se indica dureza de indentaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
Com\u00fanmente se eval\u00faa mediante pruebas que miden la profundidad o el tama\u00f1o de una hendidura dejada por un objeto duro bajo una fuerza espec\u00edfica. Los m\u00e9todos m\u00e1s utilizados para medir la dureza de indentaci\u00f3n incluyen las pruebas de dureza de Rockwell, Brinell y Vickers.<\/p>\n\n\n\n
Dureza al rayado<\/h3>\n\n\n\n
La dureza al rayado describe la capacidad de un material para resistir el rayado de su superficie debido al contacto con otro metal. Por lo general, se mide mediante la prueba de dureza de Mohs, que se utiliza principalmente para probar la dureza de materiales fr\u00e1giles como minerales y cer\u00e1micas.<\/p>\n\n\n\n
Dureza de rebote<\/h3>\n\n\n\n
La dureza de rebote, tambi\u00e9n conocida como dureza din\u00e1mica, se relaciona con la elasticidad de un material y describe su capacidad para absorber energ\u00eda en el momento del impacto y devolverla al penetrador.<\/p>\n\n\n\n
La dureza del rebote se eval\u00faa midiendo la altura a la que un martillo est\u00e1ndar rebota desde la superficie del material. El dur\u00f3metro Leeb (dureza Leeb) es un instrumento basado en el principio de dureza de rebote.<\/p>\n\n\n\n
\u00bfC\u00f3mo se puede medir la dureza del material?<\/h2>\n\n\n\n
Cada tipo de dureza proporciona una perspectiva diferente sobre la resistencia de un material a la deformaci\u00f3n y al desgaste, y puede medirse utilizando varios m\u00e9todos y escalas. Antes de entrar en los m\u00e9todos de medici\u00f3n, primero tengamos una comprensi\u00f3n general de las unidades de dureza.<\/p>\n\n\n\n
Diferentes unidades de dureza<\/h3>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Como se muestra en la tabla anterior, vemos varias designaciones de dureza como \"HV\", \"HB\" y \"HRB\". \u00bfQu\u00e9 quieren decir? Los valores de dureza en s\u00ed no tienen unidades f\u00edsicas tradicionales como newtons o pascales. En cambio, se les asignan designaciones de m\u00e9todos de prueba (como HV o HB), que efectivamente sirven como sus \"unidades\" en el uso pr\u00e1ctico. A continuaci\u00f3n se muestran las unidades m\u00e1s utilizadas para medir la dureza:<\/p>\n\n\n\n
\n
HB: n\u00famero de dureza Brinell<\/li>\n\n\n\n
HRA, HRB, HRC, etc.: n\u00famero de dureza Rockwell<\/li>\n\n\n\n
HV: n\u00famero de dureza Vickers<\/li>\n\n\n\n
HLD, HLS, HLE, etc.: valor de dureza Leeb<\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n
M\u00e9todos comunes para probar la dureza del material<\/h3>\n\n\n\n
Como se mencion\u00f3 anteriormente, la dureza refleja la capacidad de un material para resistir rayones, cortes o desgaste en su superficie. Normalmente se mide aplicando una carga espec\u00edfica a la superficie del material. A continuaci\u00f3n se detallan los m\u00e9todos comunes para probar la dureza. Describimos los principios y las caracter\u00edsticas principales de cada m\u00e9todo, destacando las ventajas y limitaciones de cada m\u00e9todo para medir la dureza.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo n.\u00ba 1: prueba de dureza Brinell<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
La prueba de dureza Brinell implica presionar una bola de acero duro o carburo, generalmente de 10 mm de di\u00e1metro, en la superficie del material bajo una carga espec\u00edfica, que var\u00eda seg\u00fan el material que se va a probar. La carga est\u00e1ndar es de 3000 kg (o 29420 N), normalmente aplicada a metales duros como el hierro y el acero. Pero para materiales m\u00e1s blandos como el cobre y el lat\u00f3n, la carga aplicada es de 500 kg (o 4905 N). Esta carga se aplica durante un per\u00edodo de tiempo predeterminado y luego se retira. El di\u00e1metro de la hendidura dejada en la superficie del material se mide utilizando un microscopio. Luego, el n\u00famero de dureza Brinell (HB) se calcula utilizando la siguiente f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Donde,<\/em>F: la carga aplicada en kilogramos-fuerza (kgf). En el sistema SI, los Newtons (N) se utilizan com\u00fanmente como unidad de carga. En este caso, HB tambi\u00e9n se puede indicar como HBND<\/strong> \u2013 el di\u00e1metro de la bola, mmd<\/strong> \u2013 el di\u00e1metro de la muesca, mm<\/p>\n\n\n\n
La prueba de dureza Brinell se usa com\u00fanmente para probar materiales grandes o gruesos con dureza baja a media, como hierro fundido, acero, metales no ferrosos y sus aleaciones. Es particularmente adecuado para probar materiales con estructuras de grano grueso o desigual, ya que la gran muesca compensa las inconsistencias locales. La prueba es relativamente sencilla de realizar y requiere una preparaci\u00f3n m\u00ednima de la muestra. Sin embargo, el equipo de prueba suele ser voluminoso y menos port\u00e1til en comparaci\u00f3n con otros m\u00e9todos de prueba de dureza como las pruebas de dureza Rockwell o Vickers.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo n.\u00ba 2: prueba de dureza Rockwell<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Este m\u00e9todo de prueba implica primero presionar un penetrador en la superficie del material bajo una precarga (carga menor), generalmente de 10 kgf, lo que ayuda a asentar el penetrador y eliminar cualquier irregularidad de la superficie. Luego, se aplica una carga mayor adicional, con una carga total (menor m\u00e1s mayor) que oscila entre 60 y 150 kgf, dependiendo de la b\u00e1scula que se utilice. Despu\u00e9s de un tiempo de permanencia espec\u00edfico, se retira la carga principal y se mide la profundidad de la indentaci\u00f3n mientras a\u00fan se encuentra bajo la carga menor.<\/p>\n\n\n\n
El n\u00famero de dureza Rockwell se puede leer utilizando diferentes escalas de dureza Rockwell, siendo las escalas A, B y C (HRA, HRB, HRC) las m\u00e1s utilizadas. Las diferentes escalas son adecuadas para distintos tipos de materiales y rangos de dureza, y cada una utiliza diferentes cargas y tipos de penetradores. Por ejemplo, para medir la dureza de aceros y aleaciones duras, se utiliza un penetrador c\u00f3nico de diamante con una carga mayor de hasta 150 kgf y el n\u00famero de dureza se lee en la escala \"C\". Para materiales m\u00e1s blandos como aleaciones de cobre, aluminio y aceros m\u00e1s blandos, normalmente se utiliza una bola de acero de 1\/16 de pulgada de di\u00e1metro con una carga principal de hasta 100 kgf, y el valor de dureza se lee en la escala \"B\".<\/p>\n\n\n\n
La f\u00f3rmula para la dureza Rockwell es:<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Donde,<\/em>N <\/strong>\u2013 factor de escala dependiendo de la escala utilizadas <\/strong>\u2013 factor de escala dependiendo de la escala utilizadad<\/strong> \u2013 Profundidad de la indentaci\u00f3n permanente en comparaci\u00f3n con una carga menor, mm.<\/p>\n\n\n\n
Este m\u00e9todo es r\u00e1pido y f\u00e1cil de realizar, y los resultados de dureza se pueden leer directamente en las escalas de dureza Rockwell. Hay un total de 30 b\u00e1sculas disponibles para probar diferentes materiales y rangos de dureza. Por lo tanto, este m\u00e9todo se utiliza com\u00fanmente en control de calidad y pruebas de materiales en diversas industrias. Sin embargo, la prueba de Rockwell puede no ser ideal para materiales extremadamente duros (p. ej., cer\u00e1mica) o materiales muy blandos (p. ej., cauchos).<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo n.\u00ba 3: prueba de dureza Vickers<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Esta prueba utiliza un penetrador de diamante en forma de pir\u00e1mide con una base cuadrada y un \u00e1ngulo de 136 grados entre caras opuestas. El penetrador se presiona contra el material con una carga espec\u00edfica y se mantiene durante un per\u00edodo determinado. Despu\u00e9s de la descarga, se deja una hendidura cuadrada. Las longitudes de las dos diagonales de la muesca se miden usando un microscopio u otro equipo de medici\u00f3n de precisi\u00f3n. Luego, estas mediciones se utilizan para calcular el n\u00famero de dureza Vickers (HV) utilizando la siguiente f\u00f3rmula:<\/p>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
Donde,<\/em>F \u2013 la carga aplicada, kgfd<\/strong><\/em> \u2013 la longitud promedio de las diagonales, mm<\/p>\n\n\n\n
La prueba de dureza Vickers es vers\u00e1til y se puede utilizar para probar pr\u00e1cticamente todos los materiales, desde metales muy blandos hasta cer\u00e1micas extremadamente duras. Proporciona valores de dureza precisos y se puede realizar en \u00e1reas muy peque\u00f1as o capas finas. Adem\u00e1s, calcular el valor de dureza es sencillo ya que se utiliza el mismo penetrador de diamante para todos los materiales. Sin embargo, este m\u00e9todo de prueba requiere equipos especializados, como un probador de microdureza y un microscopio de alta calidad, que son costosos. Adem\u00e1s, medir las diagonales de las indentaciones requiere mucho tiempo, especialmente para pruebas m\u00faltiples.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo n.\u00ba 4: prueba de dureza de Mohs<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
La prueba de dureza de Mohs es una prueba de rayado. Es un m\u00e9todo cualitativo que compara la resistencia de un material al rayado por minerales de dureza conocida en una escala de 1 (m\u00e1s suave) a 10 (m\u00e1s duro). El talco es el m\u00e1s blando (1) y el diamante es el m\u00e1s duro (10).<\/p>\n\n\n\n
Este m\u00e9todo es sencillo y r\u00e1pido de realizar sin necesidad de equipos sofisticados. Es muy \u00fatil para trabajos de campo y r\u00e1pida identificaci\u00f3n de minerales y otros materiales. Sin embargo, s\u00f3lo proporciona valores de dureza relativos y depende de la habilidad y experiencia del operador.<\/p>\n\n\n\n
Las pruebas de rayado modernas han evolucionado desde la simple prueba de dureza de Mohs hasta m\u00e9todos m\u00e1s sofisticados que a menudo utilizan equipos precisos, como penetradores de diamante y mecanismos de carga controlados, para proporcionar mediciones m\u00e1s precisas y reproducibles de la dureza del material y la resistencia al desgaste. Estas pruebas pueden cuantificar la resistencia al rayado de los materiales y se utilizan ampliamente en diversas industrias, incluidas las de revestimientos, metales, cer\u00e1micas y compuestos.<\/p>\n\n\n\n
\n
M\u00e9todo n.\u00b0 5: prueba del escleroscopio<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n\n\n<\/figure>\n\n\n\n
La prueba del Escleroscopio mide la dureza de rebote de un material. Implica dejar caer un martillo con punta de diamante desde una altura fija sobre el material y medir la altura de rebote. Cuanto mayor sea el rebote, m\u00e1s duro ser\u00e1 el material.<\/p>\n\n\n\n
Esta prueba es una medici\u00f3n tradicional pero directa y no destructiva, que ahora se encuentra a menudo en contextos m\u00e1s especializados o hist\u00f3ricos. Por el contrario, la prueba de dureza Leeb, que tambi\u00e9n es una prueba no destructiva basada en la velocidad de rebote de una masa de prueba, ha reemplazado en gran medida a la prueba del Escleroscopio en las aplicaciones modernas. La prueba de dureza Leeb se usa m\u00e1s ampliamente, especialmente para pruebas de campo y uso industrial a gran escala, debido a su portabilidad, versatilidad y, a menudo, incluye lecturas digitales.<\/p>\n\n\n\n
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