DUREZA BRINELL Se denomina dureza Brinell a una escala de medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en Brinell en 19, 19, siendo el método de dureza m!s antiguo. "ste ensa#o se utiliza en materiales blandos $de baja dureza% # muestras delgadas. "l indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de templado de di&erentes di!metros. 'ara los materiales m!s duros se usan bolas de carburo de carburo de tungsteno. "n tungsteno. "n el ensa#o t(pico se suele util utiliz izar ar una una bola bola de acer acero o de 1 a 1) mil( mil(me metr tros os de di!m di!met etro ro,, con con una una &uer &uerza za de *. +ilopondios. +ilopondios. "l alor medido es el di!metro del de l cas-uete en la super&icie del material. as medidas de dureza Brinell son mu# sensibles al estado de preparación de la super&icie, pero a cambio resulta en un proceso barato, # la desentaja del tama/o de su huella se conierte conierte en una entaja para la medición de materiales materiales heterogéneos, heterogéneos, como la &undición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las &undiciones.
a bola penetra dejando una marca. a carga a utilizar en el ensa#o se puede obtener con la siguiente e0presión
2ónde carga a utilizar medida en 3+ilopondio $+p%4. 5onstante para cada material, -ue puede aler 1 $6adera $6adera%, %, 7 $aluminio $aluminio,, cobre # cobre # sus sus aleaciones%, 1 $magnesio $magnesio # # sus aleaciones%, # * $aceros $aceros%. %. 2i!metro de la bola $indentador% medida en 3mm4.
"ste ensa#o sólo es !lido para alores menores de 8 B en el caso de utilizar la bola de acero, pues para alores superiores la bola se de&orma # el ensa#o no es !lido. Se pasa entonces al ensa#o de dureza :ic+ers. 'ara saber si el ensa#o es !lido o no, debemos usar el espesor de la pieza # la pro&undidad de la huella; mediante la &órmula siguiente espesor de la pieza < ó = a > eces la pro&undidad de la huella. 2e este modo, si el alor resultante es menor al -ue tiene el espesor de la pieza diremos -ue el ensa#o es !lido, en caso contrario, no lo ser!; # por tanto pasar(amos al ensa#o :ic+ers.
Fórmula aplicada 'ara determinar el alor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación
2ónde carga a utilizar medida en +p. 2i!metro de la bola $indentador% medida en 3mm4. 2i!metro de la huella en super&icie en 3mm4 $se toma como la media de d1 # d)%.
Valores típicos
2urómetro Brinell port!till. "l alor B suele ser menor -ue 8. •
Acero $blando% 1)7 B
•
Acero de herramientas 7 B
•
Acero ino0idable )7 B
•
Aluminio 1 B
•
5obre > B
•
6adera entre 1 B # ? B
•
:idrio @>) B
Esquema de una medición de este tipo de dureza3editar 4 2ureza; ipo de ensa#o; 2i!metro de la bola; Fuerza aplicada; iempo del ensa#o "jemplo )7 B 1 7 * 2onde las unidades son +pmm B mm +p seg
Normatia
•
6adera C DSE **7 6etales $de dureza blanda a media% C " DSE 878C1 a " DSE 871C@ " DSE 878C1)7 6etales C 'rueba Brinell C 'arte 1 6étodo de la prueba " DSE 878C))7 6etales C 'rueba Brinell C 'arte ) :eri&icación # calibración
•
de la m!-uina de pruebas " DSE 878C*)7 6etales C 'rueba Brinell C 'arte * calibración de los blo-ues
•
de re&erencia " DSE 878C@)7 6etales C 'rueba Brinell C 'arte @ ablas de alores de
• • •
• •
dureza "n "stados Gnidos, AS6 AS6 "1C> 6étodo est!ndar para la prueba de dureza Brinell para materiales met!licos.
DUREZA R!"#$ELL
6uestra del &uncionamiento del ensa#o Hoc+Iell. "l penetrador precarga, luego carga, # luego descarga; la relación entre la precarga m!s la carga # la descarga indica la dureza del material. a dureza Roc%&ell o ensa'o de dureza Roc%&ell es un método para determinar la dureza, es decir, la resistencia de un material a ser penetrado. "l ensa#o de dureza Hoc+Iell constitu#e el método m!s usado para medir la dureza debido a -ue es mu# simple de llear a cabo # no re-uiere conocimientos especiales. Se pueden utilizar di&erentes escalas -ue proienen de la utilización de distintas combinaciones de penetradores # cargas, lo cual permite ensa#ar pr!cticamente cual-uier metal o aleación. a# dos tipos de penetradores unas bolas es&éricas de acero endurecido $templado # pulido% de 118, 1>, # K pulg, # un penetrador cónico de diamante con un !ngulo de 1)L MC *N # értice redondeado &ormando un cas-uete es&érico de radio ,) mm $Brale%, el cual se utiliza para los materiales m!s duros. "l ensa#o consiste en disponer un material con una super&icie plana en la base de la m!-uina. Se le aplica una precarga menor de 1 +g, b!sicamente para eliminar lade&ormación el!stica # obtener un resultado mucho m!s preciso. uego se le aplica durante unos 17 segundos una &uerza -ue ar(a desde 8 a 17 +g& a compresión. Se desaplica la carga # mediante un durómetro Hoc+Iell se obtiene el alor de la dureza directamente en la pantalla, el cual ar(a de &orma proporcional con el tipo de material -ue se utilice. ambién se puede encontrar la pro&undidad de la penetración con los alores obtenidos del durómetro si se conoce el material. 'ara no cometer errores mu# grandes el espesor de la probeta del material en cuestión debe ser al menos diez eces la pro&undidad de la huella. ambién decir -ue los alores por
debajo de ) # por encima de 1 normalmente son mu# imprecisos # deber(a hacerse un cambio de escala. "l cambio de escala iene de&inido por tablas orientatias, puesto -ue no es lo mismo analizar cobre -ue acero. "stas tablas proporcionan in&ormación orientatia sobre -ué escala usar para no da/ar la m!-uina o el penetrador, -ue suele ser mu# caro. "s&era de 1> pulgada 17 Aplicaciones an!logas al tipo anterior.
Nomenclatura as durezas Hoc+Iell # Hoc+Iell Super&icial ienen dadas por la siguiente &órmula
2ónde •
•
es la carga aplicada en +g es el identi&icador del ensa#o Hoc+Iell a a continuación de
•
# es la letra correspondiente a la "scala usada
Gn ejemplo para un material -ue se le ha aplicado un es&uerzo de 8 +g # se ha usado la escala B ser(a 6H5D
Detalles( 'ara materiales mu# duros, se emplea un cono con punta de diamante de 1) O # una carga de 8 +g, # se simboliza HA 'ara aceros de baja resistencia se emplea una bola de acero e0traduro de 118P # una carga de 1 +g, se simboliza HB 'ara aceros de alta resistencia se emplea un cono con punta de diamante de 1) O # una carga de 17 +g, # se simboliza H5 E para un material super&icial -ue se le ha aplicado un es&uerzo de * +g con bola de 1> pulgadas . "scala de 6ohs de dureza de los minerales
FRIEDRI") *!)+ ,-../0-1/23 4E5L!4!6 *INER5L!4! ALE*7N8
6ohs, estudió -u(mica, matem!tica # &(sica. "mpezó a clasi9icar los minerales por sus caracter(stica &(sicas, en ez de por su composición -u(mica, como se hab(a hecho antes. 5reó la escala de dureza -ue todaía se utiliza cómo la escala de 6ohs de dureza de los minerales.
E+"ALA DE *!)+ DUREZA DE L!+ *INERALE+ Dureza
Equialente diario
*ineral -:
Diamante
diamante sintético
2
"orindón
rubi
1
;opacio
papel abrasio
.
"uarzo
cuchillo de acero
<
!rtoclasa 6 Feldespato cortaplumas
=
Apatito
idrio
>
Fluorita
clao de hierro
/
"alcita
moneda de bronce
?
@eso
u/a del dedo
-
;alco
polos de talco
a escala a desde - asta -:. "l diamante se encuentra en lo m!s alto de la escala, con una dureza de 1, "l talco es el ms Clando, con una dureza de 1. 'uedes utilizar los minerales de los -ue conoces su dureza para determinar la dureza de cual-uier otro mineral. Gn mineral de una cierta dureza rallar a otro mineral de dureza in&erior. 'or ejemplo con la u/a de tu dedo $)% puedes rallar un mineral de talco $1% o con un idrio roto$7% puedes rallar un mineral de calcita$*% o &luorita$@%. 'ara aplicar la escala de dureza, intenta rallar la super&icie de una muestra del mineral desconocido con una muestra de un mineral de dureza conocida -ue se encuentra en la escala $estas son muestras conocidas%. Si la muestra desconocida no se puede rallar con un trozo de calcita $*% pero si -ue se puede rallar con un trozo de &luorita $@%, entonces su dureza esta entre * # @. Gn ejemplo de minerales con una dureza entre * # @ son barita, celestina # cerusita $* a *.7%. Se podria utilizar este test para distinguir entre calcita # barita o barita # &luorita. Si -uieres conocer la dureza de un mineral desconocido recuerda -ue los minerales se pueden daar # perder alor si no son rallados con propiedad.
Dureza de alunas 4E*A+ Dureza 4ema -:
Diamante
2
+a9iro RuCi
18=
"risoCerilo !Go de ato AleHandrita
.8= 0 1
Berilo Esmeralda Auamarina
.8=
Zircón
. 0 .8=
;urmalina ,ElCaita Draita3
.
"uarzo ,Ametista "itrino3
<8= 0 .8=
4ranate ,)esonita Rodolita Espesartita3
4E*A+ a ma#or(a de las emas tienen una dureza de . o ms. 'ero ha# algunas gemas -ue tienen una dureza in&erior cómo por ejemplo el ade $8.7%, Lapislazuli $7C7.7%, !palo$7.7C 8.7%,;urquesa$7C8% o Feldespatos$8C8.7% cómo la abradorita, Amazonita, 6oonstone, o Sunstone
Dureza de otros *INERALE+ Dureza
*inerales
2
+a9iro
.8= 0 1
Berilo
<8= 0 .
!liino ,Jeridoto3 "asiterita
< 0 <8=
Jirita Rutilo AlCita Jrenita Benitoita Epidota "asiterita
=0<
;urquesa )ematites Auita Diópsido *oldaita
= 0 =8=
4oetita Natrolita Datolita Analcima $ollastonita
>8= 0 =
Apo9ilita +ceelita
> 0 >8=
Jlatino +mitsonita $ol9ramita
/8= 0 >
Araonito An%erita Dolomita Azurita *alaquita Es9alerita "alcopirita "uprita Rodocrosita Estroncianita EstilCita )eulandita *imetita
/ 0 /8=
Barita "elestina "erusita Atacamita
/
$ul9enita Vanadinita Bornita
?8= 0 /
!ro Jlata "oCre 4alena Anlesita *ica Floopita
?8=
*icas ,BiotitaLepidolita3
? 0 ?8=
"inaCrio AmCar *ica *uscoita
?
Azu9re
-8= 0 ?
*oliCdenita
-0?
Auricalcita
ade
Espodumena ,#unzita3 Epidota
