¿Qué es la dureza de un material?

La dureza describe la resistencia a la deformación localizada, como indentación o rayado; no es tenacidad. Los métodos de indentación, rayado y rebote miden respuestas diferentes. Entre los habituales están Rockwell, Brinell, Vickers, rayado Mohs y durómetro Shore. Indique siempre método y escala.

La dureza mide la resistencia a la deformación localizada. La resistencia del material se expresa como tensión, por ejemplo límite elástico o resistencia a tracción, no como la carga total que soporta un componente; la capacidad de carga también depende de la geometría.

La tenacidad es la capacidad de absorber energía y deformarse sin fracturarse. Por ejemplo, el vidrio puede ser muy duro y tener poca tenacidad, ya que se rompe con facilidad.

La dureza ayuda a seleccionar materiales y controlar la calidad, pero no predice por sí sola la vida frente al desgaste ni garantiza la seguridad. Evalúe la durabilidad según material, cargas, mecanismo de desgaste y entorno, con ensayos pertinentes para la aplicación.

Los enfoques habituales evalúan dureza por indentación, rayado o rebote. Cada uno describe una respuesta medida mediante un método concreto.

La dureza por indentación mide resistencia a la deformación permanente localizada bajo un penetrador. El método especifica penetrador, secuencia de fuerzas y condiciones de carga y permanencia.

La dureza al rayado describe resistencia a la deformación superficial causada por una punta móvil en condiciones especificadas. Es distinta del coeficiente de fricción y no determina directamente una tasa general de desgaste.

La dureza por rebote evalúa la respuesta a un impacto definido. La magnitud medida depende del método: Leeb utiliza velocidades de rebote e impacto. Por ello no debe describirse universalmente como altura de rebote o absorción de energía.

No existe una unidad única de dureza comparable al metro o al gramo. Se utilizan distintas escalas según el método, como el ensayo de dureza Vickers o el método Rockwell.

El ensayo Rockwell mide el aumento permanente de profundidad tras retirar la fuerza adicional, manteniendo la preliminar. Seleccione penetrador y fuerza para la escala requerida. Metales y plásticos utilizan métodos aplicables distintos; no aplique HRA, HRB ni HRC indiscriminadamente a plásticos.

El ensayo Brinell normalizado moderno utiliza una bola de material compuesto de carburo de tungsteno. En materiales de estructura gruesa como las piezas fundidas, una huella mayor puede abarcar más microestructura. Los diámetros de bola incluyen 1, 2.5, 5 y 10 mm; seleccione diámetro y fuerza según la probeta y el método.

Vickers utiliza una pirámide de diamante con un ángulo de 136° entre caras opuestas. Cubre un amplio rango de durezas si preparación, espesor y fuerza son adecuados. Informe el resultado como HV junto con la designación requerida de fuerza de ensayo.

Mida ópticamente ambas diagonales de la huella y utilice su media con la fuerza de ensayo para calcular HV. Elija preparación y condiciones adecuadas; Vickers tiene amplia aplicación, pero no sustituye universalmente todos los métodos de dureza.

Knoop produce una huella alargada y poco profunda y puede servir para capas finas y materiales frágiles. Seleccione cuidadosamente fuerza y preparación y considere el sustrato al ensayar recubrimientos. No se limita a casos donde Vickers sea imposible.

Es una clasificación cualitativa de 1-10, creada originalmente para identificar minerales. El diamante ocupa el 10 y el talco el 1. La escala mide resistencia al rayado, no a la indentación.

Leeb obtiene la dureza de la relación entre velocidades de rebote e impacto y puede ser útil para piezas metálicas grandes adecuadas. Respete requisitos de masa, apoyo, superficie y dirección del impacto. El rebote con esclerómetro Shore es distinto de la indentación con durómetro Shore para cauchos y plásticos.

Una tabla debe identificar escala de ensayo y estado del material. Las conversiones Rockwell-Vickers son aproximadas y solo valen para los grupos y rangos cubiertos por la referencia. La clasificación Mohs no es una vía general de conversión a dureza por indentación.

Referencias: Ensayos de dureza Struers Limitaciones de conversión ASTM E140

Ensayo Vickers Struers Ensayo Brinell Struers Escala de Mohs del USGS

En muchos metales policristalinos, afinar el grano aumenta el límite elástico y a menudo la dureza dentro del régimen aplicable de Hall-Petch. Los límites de grano dificultan las dislocaciones. La relación no es universal y los granos menores no garantizan por sí solos dureza uniforme.

La aleación puede cambiar la dureza alterando la resistencia al movimiento de dislocaciones y la microestructura resultante. Son posibles mecanismos de endurecimiento por solución sólida o partículas. El resultado depende de composición y procesado; añadir un elemento no aumenta automáticamente la dureza.

En aceros adecuados, la austenización seguida de temple suficientemente rápido puede producir martensita. El revenido ajusta después el equilibrio entre dureza y tenacidad. No es un mecanismo universal de endurecimiento para todos los metales.

El recocido puede ablandar materiales adecuados y aliviar tensiones, pero el ciclo térmico depende de la aleación y el objetivo. No es automáticamente el paso siguiente al temple y revenido.

La deformación plástica en frío puede endurecer muchos metales al multiplicarse y obstaculizarse las dislocaciones. La flexión puramente elástica no produce ese endurecimiento. La dureza final depende del historial de deformación y temperatura.

Si una pieza necesita superficie dura y núcleo tenaz, puede convenir un endurecimiento superficial adecuado. Selecciónelo según calidad del acero, propiedades requeridas de la capa y servicio. Las secciones siguientes presentan ejemplos de tratamientos superficiales.

Cementación y nitruración son procesos habituales de endurecimiento superficial para aceros adecuados. La cementación introduce carbono en la superficie; la nitruración, nitrógeno. Difieren temperaturas, requisitos de material y procesado posterior; no deben tratarse como un mismo ciclo térmico.

El acero cementado normalmente se endurece después por temple y se reviene según lo especificado. La nitruración convencional forma una capa dura por difusión de nitrógeno y formación de nitruros, sin requerir temple posterior de endurecimiento. No prescriba el mismo tratamiento posterior para ambos procesos.

El anodizado duro forma una capa de óxido en aleaciones de aluminio adecuadas. Mida el espesor con un método apropiado, como corrientes de Foucault o una sección preparada. La microdureza evalúa dureza, no espesor del recubrimiento; evalúe el desgaste por separado según la especificación.

El objetivo es evitar que una pieza pierda su capa protectora tras solo unas semanas de fricción.

Use espesor y fuerza adecuados al método. Una probeta o capa fina puede verse influida por apoyo o sustrato antes de que el penetrador los alcance físicamente. Para Vickers, prepare una superficie que permita medir con fiabilidad ambas diagonales.

Las tablas permiten comparar valores Rockwell y Vickers. Utilícelas con precaución: las conversiones suelen ser aproximadas. Para obtener un valor fiable, realice el ensayo requerido para el material.

La temperatura puede afectar a la dureza medida. Siga e informe las condiciones del método elegido. Para obtener dureza en caliente, use un procedimiento adecuado a temperatura elevada con condiciones controladas de probeta y penetrador, no ensaye simplemente una pieza caliente mediante un procedimiento de temperatura ambiente.

La dureza describe una respuesta del material medida en condiciones especificadas. Registre método y condiciones al comparar resultados. Considere dureza junto con otras propiedades y requisitos de servicio para seleccionar material; una tabla por sí sola no identifica una elección perfecta.

La dureza indica resistencia a la indentación o al rayado localizado en un ensayo especificado. Por sí sola no mide tenacidad ni resistencia a la fractura.

Un valor de 70 está incompleto sin la escala Shore. Por ejemplo, 70 Shore A y 70 Shore D corresponden a ensayos distintos y no representan la misma dureza. Especifique escala y condiciones en vez de asignar una sensación genérica similar al caucho.

Para acero de 50 HRC, elija herramientas validadas para la calidad del acero, la operación y la máquina. Si considera la fresa Sundi S650, confirme su rango de aplicación y los datos de corte con el proveedor. Las fresas de metal duro no son intercambiables; calidad, recubrimiento, geometría del filo, rigidez y condiciones de servicio determinan el resultado.

No existe una fórmula universal de dureza. Vickers utiliza fuerza y diagonales medidas; Rockwell utiliza una diferencia de profundidad. Calcule e informe la dureza según el método y la escala elegidos, en vez de dividir un peso por un tamaño genérico de agujero.