Introducción
Lo ensayo de dureza se utiliza ampliamente para investigaciones y estudios mecánicos y metalúrgicos. También se utiliza ampliamente en la especificación y comparación de materiales.
Pero, ¿qué es la dureza?
El concepto de dureza puede tener diferentes significados, dependiendo del área de aplicación. Su conceptualización es difícil y entre los conceptos más conocidos destacan:
- Resistencia a la deformación plástica permanente (metalurgia);
- Resistencia al riesgo (mineralogía);
- Resistencia a la penetración de un cuerpo duro (mecánico).
Factores que influyen en la dureza de una junta soldada
Varios factores influyen en la dureza de una junta soldada. Entre ellos están:
- Composición química del metal base;
- El grado de trabajo mecánico (endurecimiento) del metal base;
- Composición química de lo consumible;
- Efectos metalúrgicos debidos a la soldadura;
- Tratamiento de calor;
- Parámetros de soldar.
Es decir, la dureza no es una propiedad absoluta.
Una junta soldada tiene regiones muy definidas, que se llaman metal base, zona afectada por el calor y zona fundida. Los límites máximos de dureza para estas regiones están definidos por algunos estándares y especificaciones.
Cuando se superan los límites, significa que la junta soldada puede verse comprometida debido a la pérdida de ductilidad.
Los métodos más utilizados en la industria metalúrgica y mecánica para la determinación de la dureza son Brinell, Rockwell y Vickers.
Propósito de lo ensayo de dureza
Lo ensayo de dureza se aplica ampliamente para comparar materiales o incluso para especificar un material. Es posible, a través de tablas, obtener una correlación aproximada entre los métodos de determinación de la dureza brinell, rockwell y vickers y los valores de límite de resistencia a la tracción.
Equipo
Las máquinas utilizadas en lo ensayo de dureza de los laboratorios pueden tener una especialidad o método. En otras palabras, un durometro para cada uno de los métodos, Brinell, Rockwell o Vickers.
Pero también hay un durometro universal que puede realizar pruebas de dureza por varios métodos (incluyendo los tres métodos principales).
Métodos tradicionales
Cada uno tiene su propio artículo. Más información en:
- Dureza de Brinell
- Dureza Rockwell
- Dureza Vickers
Métodos portátiles
Las pruebas de los métodos anteriormente se realizan en laboratorios, pero hay situaciones en las que la prueba de laboratorio no puede realizarse. Para pruebas en equipos o piezas grandes, se elige para el uso de medidores portátiles.
También existe la facilidad en su manejo, ya que se pueden utilizar en cualquier posición que no sea vertical. Los medidores de dureza portátiles también se llaman durametros portátiles.
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Medidor de dureza portátil Brinell
Los durometros portátiles más utilizados para la prueba de dureza Brinell son el tipo Poldi y el tipo Telebrineller.
Los dos trabajan comparando las impresiones producidas al mismo tiempo en el material probado y en una barra estándar de dureza conocida.
Las impresiones son hechas por una bola de acero de 10 mm de diámetro, a través del impacto de un martillo en un dispositivo de impacto o varilla de calibre.
Idénticamente al método convencional, dos lecturas de cada impresión se hacen por medio de una lupa graduada, y con los diámetros medios de la barra estándar, la dureza de la pieza se determina por tablas o cálculo.
La dureza determinada por el cálculo viene dada por la relación siguiente:
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Es deseable que la barra estándar sea de dureza cercana a la del material probado, y que el diámetro de la impresión no sea superior a 4 mm.
El método no tiene la precisión de la prueba convencional, pero es satisfactorio, entre otras aplicaciones, en la verificación de la dureza de las soldaduras después del tratamiento térmico.
Este es el método que se utiliza para su evaluación en la prueba de dureza práctica.
Medidor de dureza portátil Rockwell
El método se basa en el principio de medir la profundidad de impresión, característico del método.
Una precarga de 0,05 kgf e inmediatamente después de una carga de 5 kgf se aplica manualmente durante 2 segundos.
La lectura se realiza en una esfera que indica la punta de una columna de fluido, que se mueve en un tubo delgado. La altura o longitud de la columna de fluido es proporcional a la profundidad del musgo (o impresión).
Debido a la pequeña impresión que causa el aparato, puede colocarse en lugares restringidos como la zona de soldadura afectada térmicamente.
Este equipo puede utilizar diales de escala brinell o vickers en lugar de la escala Rockwell C y en este caso también es necesario utilizar los penetradores de estas escalas.
Relación entre dureza y límite de resistencia a la tracción
Existe una correlación aproximada entre los valores de dureza de brinell y los valores límite de resistencia a la tracción de acero. La correlación es aproximada debido a las diversas composiciones químicas y procesos de fabricación de aceros.
Estas variaciones pueden hacer que los valores de los límites de resistencia a la tracción obtenidos difieran a través de los valores de dureza de los valores reales de los límites de resistencia a la tracción.
Cuando se requiera una conversión más precisa, debería desarrollarse específicamente, por ejemplo, para cada composición química de acero, tratamiento térmico, etc.
Hay una relación que se ha determinado empíricamente entre la dureza de Brinell y la resistencia a la tracción:
Límite de resistencia = 0,36 X HB
Esta proporción sólo se aplica a aceros de carbono y aceros de aleación media.
Siendo:
- Límite de resistencia en kgf/mm2
- HB = dureza Brinell, en kgf/mm2
Relaciones de conversión de dureza
Tenemos varias tablas de conversión para la dureza. Las tablas Astm son las más utilizadas para la conversión entre las diferentes escalas de dureza.
Sin embargo, no se puede confiar demasiado en los valores de dureza obtenidos por la conversión de escalas, porque hay muchos factores que impiden la precisión en los resultados, tales como diferentes cargas y penetradores, impresiones de diferentes formas, diferente comportamiento del material probado bajo la acción de la carga (condiciones del encruamento resultante).
En cualquier caso, y teniendo en cuenta que la prueba de dureza no determina una propiedad bien definida, las tablas de conversión, aunque son relaciones empíricas, son de gran utilidad práctica.
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