316384906-Informe-1-Ciencias-de-Los-Materiales-Ensayo-de-Dureza.txt

ªAño de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación º UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Ciencia de los Materiales I INFORME DE LABORATORIO N 1 TEMA: ENSAYO DE DUREZA PROFESOR: ____________________________ ______________________ ______ INTEGRANTES:  CARBAJAL JARA WILDER JAVIER  OCHOA RIVAS DIEGO STEVEN  VALERA QUIROZ JOSE DANIEL SECCION: ª º FECHA DE EXPERIENCIA: 13/04/15 FECHA DE ENTREGA: 19/04/15 LIMA - 2015

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA ÍNDICE INTRODUCCION ......................... ................................................. .......................................... .................. .............................................. ...................... ........................ 3 OBJETIVOS ........................ ................................................ .............................................. ...................... .............................................. ...................... .............................. ...... 4 DESCRIPCIÓN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO............. 5 Equipo Rockwell: ......................... ................................................. ...................................... .............. .............................................. ...................... ......................... . 5 Equipo para Vickers:.............. Vickers:...................................... .............................................. ...................... ............................................ ...................... ...................... 6 Microscopio ...................... .............................................. .............................................. ...................... .............................................. ...................... ................................. ......... 6 .............................................. ...................... ................................................. .................................. ......... .............................................. ...................... .......................................... .................. 7 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL............ EXPERIMENTAL.................................... .......................................... .................. ......................... ...................... ... 8 TABLAS Y RESULTADOS ............................................................ ............................................................ ...................................14 METODO VICKERS (HV). ..................... ............................................. ...................................... .............. .................................14 METODO ROCKWELL (HR) ..................... ............................................. ...................................... .............. .............................15 OBSERVACIONES................................. OBSERVACIONES......... ................................................. .................................. ......... .........................................16 CONCLUSIONES: ........................ ................................................ .......................................... .................. ...........................................16 RECOMENDACIONES: ......................... ................................................. ...................................... .............. .....................................17 BIBLIOGRAFÍA: ........................ ................................................ ............................................ .................... .............................................18 ANEXOS........................................ ANEXOS................ ................................................. .................................. ......... ....................................................18 CUESTIONARIO ......................... ................................................. .......................................... .................. .............................................21 ´ Página 2













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA INTRODUCCION Probablemente los materiales más cercanos a la profesión del ingeniero son los metales, como el acero estructural. En este laboratorio una de las propiedades mecánicas del metal que es la dureza. La dureza como tal mide la resistencia de la superficie de un material a la penetración por un objeto duro. Se han inventado una diversidad de pruebas de dureza, pero las de más común son los ensayos Brinell, Rockwell y vickers. La determinación de la Dureza, que se hace con estos métodos es generalmente ensayos de penetración, que consiste en dejar una huella en el material que se ensaya, aplicando sobre el un penetrador con una presión determinada y hallando el índice de dureza en función de la presión ejercida y la profundidad o diámetro de la huella. En el presente laboratorio nos valimos del método rockwell y vickers para hallar la dureza experimental de algunos metales. Página 3













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA OBJETIVOS 

Diferenciar los tipos de ensayos de Dureza (Vickers, Rockwell, Brinell) identificando la mejor forma de determinar la dureza de un material. 

Conocer y aplicar las normas que establece la Norma Técnica Peruana. 

Aprender de forma práctica el proceso para determinar la dureza de un material. 

Identificar a los materiales mediante su dureza y poder compararlos mediante las escalas de dureza. 

Conocer y detallar los materiales empleados en el ensayo, en la medición de la dureza. Página 4













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA DESCRIPCIÓN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN EL ENSAYO Equipo Rockwell:  Marca: Wilson.  Se utilizó 4 probetas lisas de ½ pulgada.  Se utilizó 2 cargas: 60kg y 100 kg.  Usa 4 yunques diferentes. Tiene una pieza metálica para colocar en vertical los metales. Fig1.Durómetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM. Durómetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM. Fig2. Pieza metálica. Página 5 Durómetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM.













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Fig3.Durómetro digital del Instituto de Motores (FIM). Equipo para Vickers: Microscopio Durómetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM.  Marca: ªLeitz Wezlarº Germany  N 626449

Fig4. Microscopio Electrónico Laboratorio de ciencias de los materiales (FIM) Durómetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM. Página 6















UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Fig5. Prensa manual 

Materiales: Durómetro Rockwell 1. Aluminio del Laboratorio 4 de la FIM. 2. 3. 4. 5.

Cobre Bronce Acero en baja cantidad de carbono Acero en media cantidad de carbono

Fig6. Metales utilizados en la experiencia. Durómetro Rockwell del Laboratorio 4 de la FIM. Página 7













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PARA EL MICRO DURÓMETRO VICKERS (LEITZ WETZLAR-GERMANY 626449) En el ensayo de dureza vickers, un penetrador de diamante piramidal con un ángulo de 136 entre las caras opuestas en el vértice, es presionado contra la superficie de la muestra utilizando una fuerza determinada y una vez que esta fuerza es retirada, se prosigue a medir ópticamente las diagonales de la huella dejada. Fig7. Durómetro. -En nuestro caso empezamos a nivelar de manera horizontal cada muestra del material que vamos a analizar, con una prensa, sobre un pedazo de vidrio y en su superficie plastilina. Página 8













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Fig8. Piezas metálicas. Fig9. Prensa manual -Luego en el lugar correspondiente del micro durómetro procedemos a colocar pesas de forma circular. Fig10. Micro durómetro. Fig10. Pesas de forma circular. -Como se mencionó antes; se deja caer paulatinamente la pesa luego ópticamente observamos por el lente; las dimensiones de cada diagonal y con las fórmulas calculamos su dureza en este sistema. Página 9













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Mecanismo de trabajo del ensayo Vickers. PARA EL DURÓMETRO ROCKWELL ELECTRÓNICO Fig12. Durómetro rockwell -Con una carga total de 100kg (10kg son de la precarga) y un penetrador esférico d e 1/16 avo de pulgada como diámetro para materiales duros y de 1/8avo para menos duros. Página 10













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA -Ya que la carga es alta, ya no se necesita nivelar tanto la muestra, luego al c olocarla en donde es correspondiente se baja una palanca y es ahí donde se va aplicando la car ga paulatinamente. -Hasta que el mismo dispositivo te indica que ya bajo todo y solo se espera el r esultado que se verá en una pantallita adherido al dispositivo y depende de la escala (B, H , etc¼) se visualizará: HRB, HRC, etc. Fig14. Proceso de penetración. Fig13. Pantalla digital donde se aprecia la lectura 

Para el durómetro ROCKWELL ( Model 1JRO ± Tester Number 7 ) Con carga total de 100kg. Fig15. Durómetro rockwell Página 11















UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA -Se coloca el material a analizar en donde corresponde y girar la palanca hasta que las dos manijas que se ven en la pantalla queden verticales y se suelta la carga mediante un mecanismo de palanca. Fig16. Aplicación del durómetro Fig17. Indicador. -Cuando toda la carga haya bajado, de golpe separar el penetrador del material y ver en la pantalla cuanto ha medido en la escala roja y conforme a ello anotar e l resultado. 

Durómetro rockwell ( con carga total de100 kg toneladas, sin precargapenetrador es férico de 10mm de diámetro) Fig18. Durómetro rockwell. Página 12













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA -Se coloca la muestra y mediante un mecanismo de palanca, dejamos caer los 100 kg. , esperamos a que caiga todo luego retiramos el material con la huella y muy aparte con otro mecanismo medimos la huella dejada. Página 13













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA TABLAS Y RESULTADOS METODO VICKERS (HV). Según:  = = 1,854  2

P: Carga aplicada en kilogramos (Kg). d: Diagonal medidas (en mm). Con la formula anterior y los datos obtenidos en el laboratorio se elabora la si guiente tabla: Tabla n°1 MATERIAL Acero de baja dureza Acero Acero de buena dureza Cobre Bronce Aluminio Carga(Kg) 0.1 kg 0.1 kg 0.2kg 0.1 kg 0.1 kg 0.1 kg 1°Diag.













94.68 51.07 *Um: 10-3mm VENTAJAS DEL METODO VICKERS a) Las huellas vickers son comparables entre si, y las cifras de dureza obtenidas, independientes de la carga. b) Con el mismo penetrador puede medirse una amplia gama de materiales, desde muy blandos hasta muy duros, llegándose hasta 1150 vickers. c) Puede medirse dureza de piezas muy delgadas empleando cargas pequeñas, hasta espesores del orden de 0,05mm. d) Como es preciso examinar la huella, puede comprobarse en cada medición el buen estado del diamante, lo que no ocurre en el rockwell, que debe examinarse el diamante de vez en cuando. Página 14













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA METODO ROCKWELL (HR) El método Brinell no permite no permite medir durezas de los aceros templados porque se deforman las bolas. Para esto se emplea el método Rockwell. El método rockwell se bata también en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados; pero en lugar de determinar la dureza del material en función de la huella que deja el cuerpo penetrante, se determina en función de la profundidad de esta huella. Para este método existen veintiún escalas, para veintiún combinaciones de penetradores y cargas, para el experimento se utilizó la escala B y H. ESCALA B MATERIAL Carga menor(Kg) 10 Carga mayor(Kg) 100 Tipo de penetrador 10















Bola de 8 " H Cobre 10 60 Bola de 8 " B Dureza Rockwell(HR) HRB 79.9 1 HRB 89













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA OBSERVACIONES  Observamos que las máquinas sólo calcula las cargas verticales, pero se puede usar en cargas horizontales, con una pieza metálica.  Observamos que el óxido también influye bastante en el resultado de nuestra ensayo, así como también el de tener en cuenta que cada probeta por más de ser del mismo elemento, no tiene que tener la misma dureza, esto implica el tipo de tratamiento que se le dio a la probeta para su comercialización.  Observamos que el resultado de nuestro ensayo depende mucho de que la

probeta cumpla con las medidas necesarias para su medición.

 Observamos que el error en la medición varía de acuerdo a la distancia que

dejamos en cada nuevo ensayo en la misma probeta.

CONCLUSIONES: 

En el ensayo Brinell se mide la superficie de la huella, por lo que es correcto en materiales de perfil grueso donde las huellas obtenidas son nítidas y de contornos delimitados. No es fiable en materiales muy duros y de poco espesor, se cometen grandes errores en la medida cuando la deformación













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 

El ensayo Rockwell se diferencia de los anteriores en que la medida de su dureza se hace dependiendo de la profundidad de la huella y no de su superficie, es un ensayo rápido y fácil de realizar pero menos preciso que el Brinell y el Vickers. Es válido para ensayos en materiales duros y blandos. 

El materia al cual se va hacer la medición de dureza debe estar previamente tratado (sus bases tiene que ser paralelas entre sí, deben de estar bien pulidas libre de cualquier fisura).

























UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA BIBLIOGRAFÍA: 

Tecnologías de los Materiales Industriales. Lasheras, Esteban. Pág. 193-203 

Tratamiento Térmico de los Aceros. Apraiz, J. 

Técnicas de Laboratorio para pruebas de Materiales (Keyser, Carl. LimusaWiley). 

Pruebas Mecánicas y Propiedades de los Metales (Zolotorevski, V. Editorial Mir). 















UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Fig19. Aplicación del ensayo Rockwell. Fig20. Ilustración del método Rockwell. Página 19













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA Fig21. Ilustración del proceso Vickers. Fig20. Ensayos de Dureza. Página 20













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA CUESTIONARIO  De ejemplos de situaciones en las cuales es necesario el uso del ensayo de microdureza. o Superficies plateadas. o Revestimientos como laca, barniz o pintura. o Láminas delgadas y materiales muy delgados, hasta de 0.0001 pulg. o Para establecer los gradientes de endurecimiento. o Bimetales y materiales laminados. o Partes o áreas muy pequeñas, como engranajes de reloj, bordes de













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA  ¿Qué condiciones debe cumplir la superficie cuando se realiza una

medición de dureza Rockwell? ¿Y en el caso Vickers?

 ¿Cuál debe ser la separación entre huellas para el caso de medición de la

dureza Rockwell de un material metálico de acuerdo a la Norma Técnica Peruana ± NTP, y según la norma ASTM? Muchas de las consideraciones y precauciones a tener durante el ensayo son las mismas que se mencionaron para un ensayo Brinell. Así por ejemplo la cara a ensayar debe ser lisa y plana, la carga debe actuar en forma perpendicular a la













UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA  ¿Cuál será la penetración de la bola cuando se tiene una dureza de 110

HR B? Según el método rockwell  = = 130 -  Si  = = 110 Entonces  = = 20 

 ¿Qué tipo de relación existe entre el valor de la dureza de una material

metálico y su resistencia mecánica?



























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