¿Qué es la dureza de un material?
Es importante conocer esta propiedad de los materiales, sobre todo cuando trabajamos con piezas de distintos metales, como aluminio, acero y distintas aleaciones.
La dureza es una medida de la resistencia a la deformación plástica localizada inducida por indentación mecánica o abrasión. En general, los diferentes materiales difieren en su dureza; por ejemplo, los metales duros como el titanio y el berilio son más duros que los metales blandos como el sodio y el estaño metálico , o la madera y los plásticos comunes.
La dureza macroscópica generalmente se caracteriza por fuertes enlaces intermoleculares, pero el comportamiento de los materiales sólidos bajo fuerza es complejo; por lo tanto, existen diferentes medidas de dureza: dureza al rayado, dureza a la indentación y dureza al rebote.
La dureza depende de la ductilidad , la rigidez elástica, la plasticidad, la deformación, la resistencia, la tenacidad, la viscoelasticidad y la viscosidad
Ejemplos comunes de materia dura son la cerámica, el hormigón, ciertos metales y materiales súper duros, que pueden contrastarse con la materia blanda.
La dureza es una medida de la resistencia a la deformación plástica localizada inducida por indentación mecánica o abrasión.
La dureza
La dureza de un material se define como su capacidad para resistir la deformación permanente localizada, normalmente por indentación. La dureza también se puede usar para describir la resistencia de un material a la deformación debido a otras acciones, como: Corte, Abrasión, Penetración.
Aquí vemos un ejemplo práctico de cómo se traban los engranajes de la canasta del embrague con un trozo de aluminio, metal mucho más blando que el acero de los engranajes. Si fue con un material igual de duro, por la fuerza o torque ejercida se romperían los engranajes.
La dureza es la medida de la resistencia de un material a la deformación permanente localizada. La deformación permanente también se llama deformación plástica. Mientras que la deformación elástica significa que un material cambia su forma solo durante la aplicación de la fuerza, una deformación plástica resultante significa que el material no volverá a su forma original.
Algunos materiales son naturalmente duros. Por ejemplo, el tungsteno es un metal increíblemente duro que encuentra uso como elemento de aleación en aceros para herramientas . Esto asegura que este grupo de aceros pueda resistir el desgaste incluso a altas temperaturas durante las operaciones de corte.
El carburo cementado, que encuentra mucho uso en las fresas , también suele incluir tungsteno. Estas brocas reemplazables para herramientas de corte alargan considerablemente la vida útil de las herramientas de corte.
Por otro lado, algunos materiales, incluidos los metales, son tan blandos que los vuelve inútiles para muchas aplicaciones. El oro puro es tan blando que rascarlo o doblarlo no requiere mucho esfuerzo. Por lo tanto, la adición de otros metales como plata, cobre y aluminio es fundamental para mejorar su dureza.
Con algunos materiales, el tratamiento térmico es una posibilidad de inducir una mayor dureza superficial manteniendo las otras cualidades del metal en su núcleo. Los ejes de las máquinas a menudo se someten a este proceso para garantizar una vida útil más larga.
Un ingeniero también debe considerar la proporción de dureza al crear un concepto de diseño de producto. Por ejemplo, en un ajuste de cojinete y eje, el cojinete tiene que ser más blando porque son más fáciles de reemplazar. Con un movimiento constante, una parte tiene que desgastarse y la elección depende del ingeniero.
Tipos De Dureza
La dureza es la capacidad de un material para resistir la deformación, que se determina mediante una prueba estándar en la que se mide la resistencia de la superficie a la indentación. Las pruebas de dureza más utilizadas se definen por la forma o el tipo de muesca, el tamaño y la cantidad de carga aplicada.
Hay tres tipos principales de medidas de dureza: rayado, indentación y rebote. Dentro de cada una de estas clases de medición, existen escalas de medición individuales. Por razones prácticas, las tablas de conversión se utilizan para convertir entre una escala y otra.
Dureza Al Rayado
a dureza al rayado es la medida de cuán resistente es una muestra a la fractura o deformación plástica permanente debido a la fricción de un objeto afilado. El principio es que un objeto hecho de un material más duro rayará un objeto hecho de un material más blando.
Al probar recubrimientos, la dureza al rayado se refiere a la fuerza necesaria para cortar la película hasta el sustrato. La prueba más común es la escala de Mohs, que se utiliza en mineralogía. Una herramienta para realizar esta medición es el esclerómetro.
Otra herramienta utilizada para realizar estas pruebas es el probador de dureza de bolsillo. Esta herramienta consta de un brazo de escala con marcas graduadas unido a un carro de cuatro ruedas. Se monta una herramienta de raspado con un borde afilado en un ángulo predeterminado con respecto a la superficie de prueba.
Para usarlo, se agrega un peso de la masa conocida al brazo de la báscula en una de las marcas graduadas, luego se pasa la herramienta por la superficie de prueba. El uso del peso y las marcas permite aplicar una presión conocida sin necesidad de maquinaria complicada.
Dureza De La Sangría
La dureza de indentación mide la resistencia de una muestra a la deformación del material debido a una carga de compresión constante de un objeto afilado. Las pruebas de dureza de indentación se utilizan principalmente en ingeniería y metalurgia. Las pruebas funcionan sobre la premisa básica de medir las dimensiones críticas de una muesca dejada por un penetrador dimensionado y cargado específicamente.
Las escalas comunes de dureza de indentación son Rockwell, Vickers, Shore y Brinell, entre otras.
Dureza De Rebote
La dureza de rebote, también conocida como dureza dinámica, mide la altura del "rebote" de un martillo con punta de diamante que se deja caer desde una altura fija sobre un material. Este tipo de dureza está relacionado con la elasticidad. El dispositivo utilizado para tomar esta medida se conoce como escleroscopio.
Dos escalas que miden la dureza de rebote son la prueba de dureza de rebote de Leeb y la escala de dureza de Bennett.
El método de impedancia de contacto ultrasónico (UCI) determina la dureza midiendo la frecuencia de una varilla oscilante. La varilla consta de un eje de metal con elemento vibratorio y un diamante en forma de pirámide montado en un extremo.
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