Práctica 3 - Determinación de la dureza de los metales PDF

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Enunciado de la práctica 3....

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PRÁCTICA Nº 03 Determinación

de la dureza de los metales. 1. INTRODUCCIÓN Los materiales metálicos, metales puros y aleaciones, ofrecen características mecánicas distintas: dureza, resistencia, límite elástico, alargamiento en rotura, resiliencia. Éstas características no son invariantes, como si fueran constantes universales. Son un reflejo de su estado interno o microestructura.

Brinell HB, Vickers HV, Knoop HK. El ensayo basado en la profundidad de penetración es el Rockwell HR. La carga puede variar entre 60 kgf y varios miles. Tipo de penetrador bola, cono, pirámide de base cuadrada o rómbica. El material de éstos puede ser acero tratado de alta dureza, carburo de wolframio o diamante. Otros ensayos, sobre todo para equipos económicos y portátiles, se basan en la determinación de la dureza a través de ultrasonidos o de indentaciones de muy reducido tamaño.

El ensayo de dureza permite determinar de forma más económica el estado de endurecimiento de un metal. Ésto es especialmente interesante en planta puesto que permite establecer una comparación con muestras de otras partidas, con la especificación de control, al tiempo que permite tomar decisiones.

En algunos casos y rangos, es posible establecer equivalencias entre unas y otras escalas. También existen tablas y ecuaciones que ligan resistencia y límite elástico de los materiales con su valor de dureza.

Se define como dureza de un material la resistencia que ofrece a la penetración superficial. La dureza está relacionada de forma directa con propiedades mecánicas como límite elástico y resistencia a tracción, e inversa con la ductilidad o deformación a rotura. En función del valor de estas propiedades, se han definido distintos procedimientos y escalas para determinar la dureza de un material.

El objetivo de la práctica es medir la dureza de distintos materiales, y establecer su equivalencia en distintas escalas.

No existe un único ensayo y escala capaz de discriminar el valor de dureza de cualquier material. Las diferencias entre los distintos métodos se basan en: carga o fuerza aplicada, tipo y material del penetrador, característica geométrica ligada al tamaño del mismo, tipo y tamaño de la marca producida sobre la superficie del material, figura 1. Dentro de las escalas de dureza que se basan en las dimensiones de la huella producida sobre el material tenemos:

2. OBJETIVO

3. EQUIPAMIENTO Para la realización de la práctica será necesario un durómetro, que podrá ser de fijo o portátil. Patrones de dureza para calibrar previamente el durómetro. 4. MATERIAL Se dispone de cilindros de dimensiones: 10-50 mm de diámetro y 10-25 mm de altura; relativos a aceros de diferente contenido de %C y aleantes, cobre y latones, aleaciones de aluminios, entre otros.

5. PROCEDIMIENTO

7. CUESTIONES

Preparar muestras con las dimensiones indicadas, con la cara a ensayar en estado de pulido especular, y limpias de cualquier tipo de sustancia.

Compara la dureza de las muestras. Responda a las siguientes cuestiones. 1. Clasifica los materiales de esta práctica en orden decreciente de dureza. 2. ¿Existe alguna escala que sirva para todos los materiales de la práctica? 3. Al estimar la resistencia a tracción a partir de la dureza ¿Es cierto que ésta es mayor cuanto menor es el valor de la dureza? 5. ¿Alguna de las escalas muestra escasa capacidad de discriminación entre valores de dureza de los distintos materiales?

Verificar el estado de calibrado del durómetro. Para ello, seleccionar la escala de acuerdo con el tipo de patrón que se disponga, bien HRC, HRB, HB o HV. Una vez verificada, repetir la calibración con el mismo patrón pero en la escala seleccionada para la práctica. Seleccionar las condiciones de ensayo: escala, penetrador, y carga en el durómetro. La determinación de la dureza Brinell HB requiere medir el diámetro de la huella esférica, conocer el de la bola indentadora, y sustituir en la fórmula de la figura 1. Para otras escalas de dureza: consultar tabla de equivalencias. En el caso de usar un durómetro portátil: fijar el cilindro de material en el portamuestras. Seleccionar la escala: Brinell HB, Vickers HV, o resistencia estimada R. Ésta última viene en Kgf/mm2. Multiplicar por 9.81 para pasar a MPa o N/mm2. Si el resultado viene en KPsi, multiplicar por 6.90 para pasar a MPa. Accionar el mando. Dejarlo libre cuando el visualizador indique el resultado o después de 5 s. 6. RESULTADOS Realizar al menos 3 medidas. Anotar en la tabla los valores experimentales obtenidos. Sacar la media (M) y su desviación normal (Dst). Convertir esos datos a otras escalas de dureza no ensayadas, ver figura 1. Estimar la resistencia a tracción RM o σM. En Internet es posible encontrar páginas donde se establece el rango de equivalencia entre escalas.

Figura 1. Ensayos y escalas de dureza.

TABLA DE EQUIVALENCIAS HRG HV HRA HRB 49 157 49.5 80 51 160 50.0 81 53 163 50.5 82 54 166 51.0 83 56 170 52.0 84 58 173 52.5 85 59 176 53.0 86 61 180 53.5 87 63 184 54.0 88 64 188 55.0 89 66 192 55.5 90 68 196 56.0 91 69 204 56.5 92 71 208 57.0 93 73 213 57.5 94 74 222 58.0 95 76 230 59.0 96 78 238 60.5 97 80 243 61.0 98 82 248 61.5 99 84 254 62.0 100 86 260 62.5 101 87 266 63.0 102 88 272 63.5 103 90 279 64.0 104 91 286 64.5 105

HB 150 153 156 159 162 165 169 172 176 180 185 190 195 200 205 210 216 222 228 234 240 247 253 258 264 271

Factor de conversión: 1 KPsi equivale a 6.9 MPa o N/mm2. Otras escalas: consultar en internet

RM (KPsi) 73 75 76 78 79 81 83 84 86 88 91 93 96 98 100 103 106 109 112 115 118 121 124 126 129 133

RM (MPa) 518 545 580 628

690 752

835 890

RESULTADOS MATERIAL HV

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

M ± Dst

HR E

HR G

HR B

HR A

HR C

HB

RM (MPa)...