Ensayos de (micro)dureza

El ensayo de dureza es un proceso crucial en la industria metalúrgica para medir la resistencia de un material a la deformación. Permite determinar propiedades como la resistencia, la tenacidad y la resistencia a la abrasión, que son fundamentales para seleccionar y procesar materiales. Diversos métodos de ensayo permiten medir con precisión la dureza de un material, que constituye la base para su posterior tratamiento y aplicación.

Métodos de ensayo de la dureza

Para evaluar la dureza de una muestra, se presiona un penetrador sobre la superficie del material con una fuerza de ensayo determinada. La impresión permanente que deja el penetrador se mide para calcular la profundidad de penetración y, posteriormente, la dureza del material. Existen varios métodos, cada uno de ellos adecuado para distintos tipos de material y requisitos:

• Ensayo de dureza Vickers: El método de ensayo de dureza más utilizado es el método Vickers: es muy versátil y adecuado tanto para muestras de material grandes como pequeñas. Utiliza una pirámide de diamante y suele aplicarse para probar soldaduras y componentes finos.
• Pruebas de dureza Brinell: Este método es ideal para materiales con estructuras de grano grueso. Utiliza una bola de carburo de tungsteno y es adecuado para analizar muestras de material de gran tamaño.
• Pruebas de dureza Rockwell: Este método es especialmente eficaz y adecuado para una amplia gama de materiales. Permite mediciones rápidas y proporciona resultados legibles al instante. Se suele utilizar para acero templado y fundición. Como penetrador se utiliza una bola de acero.
• Ensayo de dureza Knoop: El método Knoop es especialmente útil para materiales frágiles o revestimientos finos, ya que funciona con baja presión, lo que evita la formación de grietas. Se utiliza un penetrador romboédrico de diamante.

Estos procedimientos de ensayo se basan en normas internacionales, lo que garantiza resultados comparables:

• ISO 4545: Materiales metálicos - Ensayo de dureza Knoop
• ISO 6506: Materiales metálicos - Ensayo de dureza Brinell
• ISO 6507: Materiales metálicos - Ensayo de dureza Vickers
• ISO 6508: Materiales metálicos - Ensayo de dureza Rockwell
• DIN 51917: Ensayo de materiales carbonosos - Ensayo de dureza Rockwell
• ASTM C886: Método de prueba estándar para el ensayo de dureza de materiales de carbono y grafito
• ASTM E10: Método de ensayo estándar para la dureza Brinell de materiales metálicos
• ASTM E18: Método de ensayo estándar para la dureza Rockwell de materiales metálicos
• ASTM E92: Dureza Vickers y dureza Knoop en el rango de fuerza baja
• ASTM E384: Método de ensayo estándar para la dureza por microindentación de materiales según Vickers y Knoop

La elección del método de ensayo de dureza y la carga aplicada adecuados depende de varios factores, como el tipo de material, su dureza y los requisitos de precisión. En el caso de materiales con estructuras heterogéneas, puede ser necesario un rango de ensayo mayor, mientras que los ensayos de microdureza son preferibles para componentes o revestimientos muy finos.

Dependiendo del método, pueden ser necesarios procedimientos específicos de preparación de la superficie para optimizar la superficie del material para la medición. Para los ensayos de macrodureza, suele bastar con un esmerilado fino, mientras que los ensayos de microdureza pueden requerir pulido o electropulido para lograr un borde de medición limpio y claramente visible y una evaluación adecuada de la dureza resultante.

Medición de la dureza en AAC

El moderno equipo de última generación disponible en AAC permite la investigación (totalmente automatizada) de la dureza con cargas en el rango de 0,25 g - 62,5 kg. Además, se pueden realizar mapeos de arnés (por ejemplo, barridos lineales, barridos matriciales) para evaluar la distribución lateral de las propiedades mecánicas. Las características clave del durómetro disponible en AAC incluyen:

• Amplia gama de fuerzas de ensayo (0,25 g - 62,5 kg)
• Torreta de pruebas dinámica con cambiador de herramientas de 8 posiciones
• Luz LED blanca con obturación de apertura motorizada
• Ciclos de pruebas y análisis totalmente automatizados y sin personal
• Control del eje XYZ con sistema de medición directa de la trayectoria óptica
• Cámara de imagen de muestras con adquisición automática de imágenes (resolución de 0,5 µm)

Aplicaciones del ensayo de dureza

El ensayo de dureza se utiliza ampliamente en muchos sectores industriales, en particular en la metalurgia, la garantía de calidad y la inspección de materiales. Entre las principales aplicaciones se incluyen:

• Garantía de calidad: Los ensayos de dureza garantizan que los materiales poseen las propiedades mecánicas necesarias para desempeñar la función a la que están destinados. Es especialmente importante para controlar las soldaduras y evaluar los tratamientos térmicos.
• Identificación del material: Los ensayos de dureza pueden utilizarse para identificar y diferenciar diversos materiales.
• Investigación y desarrollo: En la investigación de materiales, el ensayo de dureza se utiliza para desarrollar y probar nuevos materiales y procesos.

Aunque un ensayo de dureza puede realizarse como ensayo independiente, normalmente se lleva a cabo junto con otros ensayos mecánicos para obtener una evaluación global de las propiedades del material.