Dureza

Estructura básica Informe Laboratorio Resistencia de Materiales..
Universidad Tecnológica de Bolívar. Programa de Ingeniería Mecánica y Mecatrónica. Asignatura: Materiales de Ingeniería 2018
DUREZA.
Julián Felipe Camacho (1), Daniela Urbina (2), Luis Brito (3), Hernán Vargas (4), Miguel
Gómez (5)
(1)
Facultad de Ingeniería naval. Universidad Tecnológica de Bolívar, Cartagena de Indias,
Colombia.
(2)
Facultad de Ingeniería Mecánica. Universidad Tecnológica de Bolívar, Cartagena de Indias,
Colombia.
(3)
Facultad de Ingeniería Industrial. Universidad Tecnológica de Bolívar, Cartagena de Indias,
Colombia.
(4)
Colombia.
(5)
Colombia.
Grupo H1
1. INTRODUCCIÓN
Este informe de la práctica del día miércoles 23 agosto contiene una serie de cálculos obtenidos
mediante el Durómetro que a su vez es importante resaltar su importancia en el ámbito de la mecánica
clásica, el informe contiene paso a paso lo realizado y generalmente la reacción que el grupo tiene de
esta práctica es positiva, se aprendió el manejo de la maquinaria utilizada, hay aptitudes que en tiempos
atrás se desconocía. El ámbito de lo mecánico encarrilado al uso que en cada una de nuestras carreras
dejará es muy positiva y de mucho apoyo para cuando se sea profesional.
Es importante resaltar los resultados obtenidos, ya que se supo el uso que hay y del cuidado que siempre
se debe tener con cada pieza que se pruebe en el durómetro, también apreciar el buen manejo en clases
de los tutores que nos guiaron en ésta práctica y por ellos se pudo sacarel buen resultado del laboratorio.
2. OBJETIVOS
2.1- OBJETIVO GENERAL.
Determinar la dureza de metales utilizando distintos métodos.
2.2- OJETIVOS ESPECÍFICOS
 Principalmente en el laboratorio realizado se aprendió el manejo de una máquina (Durómetro)
con el fin de comprender sus características para dar los resultados finales del proceso.

 Se aprendió de igual forma nuevos conceptos en medición de metales con la máquina y de las
distintas formas que pueda tomar los distintos metales que estén en prueba, depende también a
la carga que a esta se le ejerza. Se pudo al final culminar y recopilar la información necesaria y
adquirir nuevas aptitudes en este campo.
3. MARCO TEÓRICO.
Dureza
La dureza es una condición de la superficie del material, y está relacionada con las propiedades elásticas
y plásticas del material. Si bien, es un término que nos da idea de solidez o firmeza, no existe una
definición única acerca la dureza y se la suele definir arbitrariamente en relación al método particular
que se utiliza para la determinación de su valor.
De esta manera algunas definiciones son:
1) Resistencia a la indentación permanente bajo cargas estáticas o dinámicas (dureza por penetración).
2) Absorción de energía bajo cargas de impacto o dinámicas (dureza por rebote).
3) Resistencia a la abrasión (dureza por desgaste).
4) Resistencia al rayado (dureza por rayado).
Independientemente de las definiciones enumeradas, en general, se entiende por dureza la propiedad
que tienen los materiales de resistir a la penetración de un indentador bajo carga. En este sentido,
definiremos dureza como la resistencia de un material a la deformación plástica localizada.
Dureza Brinell
El ensayo de dureza Brinell consiste en presionar la superficie del material a ensayar con una esfera de
acero muy duro o carburo de tungsteno, produciéndose la impresión de un casquete esférico
correspondiente a la porción de la esfera que penetra.
El valor de dureza, número de Brinell HB, resulta de dividir la carga aplicada P por la superficie del
casquete, por lo que:
𝐻𝐵 =
2𝑃
𝜋𝐷(𝐷 − √(𝐷2 − 𝑑2)
(1)
Dureza Rockwell
Al igual que en el ensayo Brinell la dureza se determina en función del grado de penetración de la pieza
a ensayar a causa de la acción del penetrador bajo una carga estática dada.

Difiere del ensayo Brinell en que las cargas son menores y los penetradores más pequeños por lo que
la impronta será menor y menos profunda. Adicionalmente, el ensayo Rockwell no requiere la utilización
de fórmula alguna para la determinación de la dureza. Esta se obtiene directamente del dial indicador
de la máquina ya que la misma está dada por el incremento de profundidad de penetración debido a la
acción del penetrador, el cual puede ser una esfera de acero o un cono de diamante.
Dureza Vickers
La determinación de la dureza Vickers es similar a la Brinell ya que se obtiene del cociente de la carga
aplicada por la superficie de la impronta. Sin embargo, en este caso se utiliza una carga pequeña y el
penetrador es un diamante en forma de pirámide, como se muestra en la Figura 9. De esta manera el
valor de dureza Vickers resulta:
𝐻𝑉 =
1,854𝑃
𝑑2 (2)
En la práctica el número de Brinell se puede tomar directamente de una tabla ingresando con el valor
del diámetro de la impronta.
● ¿En qué consiste el método Knoop para determinar dureza?
Este método similar al vickers se reserva para láminas muy delgadas (menos de 2mm) como en el caso
de la geología (lámina delgada) también se usa en vidrios.
El identador es una pirámide rómbica con relación entre diagonales de 1:7 normalmente con ángulos de
172°30’ y 130°.
Se denomina con las siglas HK y el método de cálculo es el mismo de la dureza vickers: el cociente
entre fuerza en newton y la superficie de identación en mm^2.
El método KNOOP se desarrolla como una alternativa al ensayo vickers, esto para superar las fracturas
en los materiales quebradizos y facilitar la posibilidad de realizar ensayos sobre capas finas. El
penetrador knoop es una pirámide de diamante que, en vez de ser simétrica, es alargada.
● ¿En qué consiste el método Shore para determinar dureza?
Mide la reacción elástica del material cuando dejamos caer sobre él o intentamos penetrarlo con un
material más duro. Mientras más blando sea el material, mayor cantidad de la energía que lanzamos o
presionamos sobre él se absorbe en el choque. El resto de energía se traduce en un rebote, que es lo
que medimos en este ensayo.
El método de laboratorio se basa en dejar caer un percutor desde una altura de unos 250 mm por una
guía escalada, midiéndose la altura del rebote. Debemos tener la seguridad de que la superficie a
ensayar sea plana pues de lo contrario se desvirtúa el ensayo. Se considera un ensayo no destructivo.

● Investigue acerca de la clasificación de los aceros respecto a su dureza.
1- Aceros de muy bajo % de carbono (desde SAE 1005 a 1015) Se seleccionan en piezas cuyo
requisito primario es el conformado en frío. Los aceros no calmados se utilizan para embutidos profundos
por sus buenas cualidades de deformación y terminación superficial. Los calmados son más utilizados
cuando se necesita forjarlos o llevan tratamientos térmicos. Son adecuados para soldadura y para
brazing. Su maquinabilidad se mejora mediante el estirado en frío. Son susceptibles al crecimiento del
grano, y a fragilidad y rugosidad superficial si después del formado en frío se los calienta por encima de
600ºC.
2- Aceros de bajo % de carbono (desde SAE 1016 a 1030) Este grupo tiene mayor resistencia y
dureza, disminuyendo su deformabilidad. Son los comúnmente llamados aceros de cementación. Los
calmados se utilizan para forjas. Su respuesta al temple depende del % de C y Mn; los de mayor
contenido tienen mayor respuesta de núcleo. Los de más alto % de Mn, se endurecen más
convenientemente en el núcleo y en la capa. Son aptos para soldadura y brazing. La maquinabilidad de
estos aceros mejora con el forjado o normalizado, y disminuye con el recocido.
3- Aceros de medio % de carbono (desde SAE 1035 a 1053) Estos aceros son seleccionados en
usos donde se necesitan propiedades mecánicas más elevadas y frecuentemente llevan tratamiento
térmico de endurecimiento. Se utilizan en amplia variedad de piezas sometidas a cargas dinámicas. El
contenido de C y Mn, depende de una serie de factores. Por ejemplo, cuando se desea incrementar las
propiedades mecánicas, la sección o la templabilidad, normalmente se incrementa el % de C, de Mn o
de ambos. Los de menor % de carbono se utilizan para piezas deformadas en frío, aunque los
estampados se encuentran limitados a plaqueados o doblados suaves, y generalmente llevan un
recocido o normalizado previo. Todos estos aceros se pueden aplicar para fabricar piezas forjadas y su
selección depende del tamaño y propiedades mecánicas después del tratamiento térmico. Los de mayor
% de C, deben ser normalizados después de forjados para mejorar su maquinabilidad. Son también
ampliamente usados para piezas maquinadas, partiendo de barras laminadas. Dependiendo del nivel de
propiedades necesarias, pueden ser o no tratadas térmicamente.
Pueden soldarse, pero deben tenerse precauciones especiales para evitar fisuras debido al rápido
calentamiento y enfriamiento.
4- Aceros de alto % de carbono (desde SAE 1055 a 1095) Se usan en aplicaciones en las que es
necesario incrementar la resistencia al desgaste y altas durezas que no pueden lograrse con aceros de
menor contenido de C. En general no se utilizan trabajados en frío, salvo plaqueados o el enrollado de
resortes. Prácticamente todas las piezas son tratadas térmicamente antes de usar, debiéndose tener
especial cuidado en estos procesos para evitar distorsiones y fisuras.
● Averigüe acerca de la conversión entre los valores de dureza utilizando distintos métodos.
o

DESARROLLO DEL TRABAJO
3.1 EQUIPOS Y MÉTODOS EXPERIMENTALES.
Material y equipo utilizado
● Durómetro (imagen 1)
● Probetas metálicas
Procedimiento
El profesor o auxiliar de laboratorio les indicará el procedimiento; primero se calibra la carga y la
máquina, se fija la probeta aplicando una carga de 100N, después se libera la carga, se retira la carga y
se procede a la toma de datos; repetir el proceso con las diferentes probetas.
Imagen1
3.2 RESULTADOS DEL TRABAJO EXPERIMENTAL.
Acero 1045 prueba realizada con indentador HRC debido a que los valores fueron inferiores a los
mínimos del estándar del indentador se tomó como una medida despreciable.
Bronce SAES 40 prueba realizada con indentador HV:
(482-168) x 0.004 = 1.256mm = 117.5HV

Aluminio prueba con indentador HB:
(258-547) x 0.004 = 1.156mm = 56.3HB
Debido a que no hay una fórmula exacta para la conversión de una dureza a otra es difícil constatar o
comprobar ciertos valores dados por algunos fabricantes de materiales ya que la medida de dureza es
dada en una escala diferente a la tomada de forma experimental, por lo que el cálculo de una desviación
estándar entre datos o el cálculo promedio de estos no se podría hacer; dato que en la práctica solo se
pudo hacer una prueba con cada indentador sobre cada uno de los materiales expuestos al ensayo de
dureza.
Escala Indentador Carga (N) D (mm) D Objetivo Valor de
dureza
HRC Cono 1471 - - - Despreciable
HB Esférico 613 2.5 Diámetro 2.5x 56.3 HB
HV piramidal 980 - Diámetro 2.5x 11.75 HV
Tabla 1: Resultados
4. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS Y CONCLUSIONES
S
5. REFERENCIAS
1. Anónimo. “Medición de durezas en materiales”. En:
https://www.patologiasconstruccion.net/2014/10/medicion-de-la-dureza-en-materiales-4/
2. Anónimo. “dureza”. En: guía del laboratorio de dureza pag 1-5.

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