Dureza de los materiales metálicos La dureza se refiere a la capacidad de un material para resistir la deformación local, especialmente la deformación plástica, las hendiduras o los rayones. Es un indicador para medir la dureza de un material. Según diferentes métodos de prueba, la dureza se divide en tres tipos.
① Dureza al rayado. Se utiliza principalmente para comparar la dureza y suavidad de diferentes minerales. El método consiste en seleccionar una varilla con un extremo duro y el otro extremo blando, rayar el material a probar a lo largo de la varilla y determinar la dureza y suavidad del material a probar de acuerdo con la posición del rayado. Cualitativamente hablando, el rasguño hecho por un objeto duro es largo y el rasguño hecho por un objeto blando es corto.
② Dureza de la indentación. Se utiliza principalmente para materiales metálicos. El método consiste en presionar el penetrador especificado en el material que se va a probar con una determinada carga y comparar la dureza y suavidad del material que se va a probar con el tamaño de la deformación plástica local en la superficie del material. Debido a las diferencias en los indentadores, las cargas y la duración de la carga, existen muchos tipos de dureza de indentación, principalmente dureza Brinell, dureza Rockwell, dureza Vickers y microdureza.
③ Dureza de rebote. Se utiliza principalmente para materiales metálicos. El método consiste en hacer que un pequeño martillo especial caiga libremente desde una cierta altura para impactar la muestra del material que se está probando, y la dureza del material está determinada por la cantidad de energía de deformación almacenada (y luego liberada) por la muestra durante el proceso. impacto (medido por la altura de rebote del martillo pequeño).
La dureza Brinell, la dureza Rockwell y la dureza Vickers más comunes de los materiales metálicos pertenecen a la dureza por indentación. El valor de dureza indica la capacidad de la superficie del material para resistir la deformación plástica causada por otro objeto cuando se presiona contra la superficie. El método de rebote (Shore, Leeb) mide la dureza y el valor de dureza representa el tamaño de la función de deformación elástica del metal.
Dureza Brinell La dureza Brinell utiliza una bola de acero endurecido o una bola de carburo con un diámetro de D como penetrador y la presiona en la superficie de la muestra con la fuerza de prueba correspondiente F. Después del tiempo de retención especificado, se elimina la fuerza de prueba para obtener una hendidura con un diámetro de d. La fuerza de prueba se divide por el área de la superficie de la muesca y el valor obtenido es el valor de dureza Brinell y el símbolo es HBS o HBW.
La diferencia entre HBS y HBW es la diferencia en el penetrador. HBS significa que el penetrador es una bola de acero endurecido, que se utiliza para medir materiales con un valor de dureza Brinell inferior a 450, como acero dulce, hierro fundido gris y metales no ferrosos. HBW significa que el penetrador es un carburo, que se utiliza para medir materiales con un valor de dureza Brinell inferior a 650.
Para el mismo bloque de prueba, cuando otras condiciones de prueba son exactamente iguales, los resultados de las dos pruebas son diferentes y el valor HBW suele ser mayor que el valor HBS y no existe una regla cuantitativa a seguir.
Después de 2003, mi país adoptó de manera equivalente estándares internacionales, canceló el penetrador de bolas de acero y adoptó cabezas de bolas de carburo. Por lo tanto, ya no se utiliza HBS y se utiliza HBW para representar el símbolo de dureza Brinell. En muchos casos, la dureza Brinell sólo está representada por HB, que se refiere a HBW. Sin embargo, la HBS todavía se ve en artículos publicados.
El método de medición de la dureza Brinell es adecuado para hierro fundido, aleaciones no ferrosas y diversos aceros recocidos y templados. No es adecuado para medir muestras o piezas de trabajo que sean demasiado duras, demasiado pequeñas, demasiado delgadas y que no permitan grandes hendiduras en la superficie. Rockwell Hardness utiliza un cono de diamante con un ángulo de vértice cónico de 120 grados o una bola de acero endurecido de Ø1,588 mm y Ø3,176 mm como penetrador y carga. La muestra se presiona dentro de la pieza de prueba bajo la acción de una carga inicial de 10 kgf y una carga total de 60, 100 o 150 kgf (es decir, carga inicial más carga principal). Después de aplicar la carga total, la dureza se expresa por la diferencia entre la profundidad de la indentación cuando se retira la carga principal pero se retiene la carga principal y la profundidad de la indentación bajo la acción de la carga inicial. La prueba de dureza Rockwell utiliza tres fuerzas de prueba y tres penetradores, que tienen un total de 9 combinaciones, correspondientes a las 9 escalas de dureza Rockwell. La aplicación de estas 9 escalas cubre casi todos los materiales metálicos utilizados habitualmente. Los más utilizados son HRA, HRB y HRC, entre los cuales HRC es el más utilizado. El rango de uso de la escala HRC es 20~70HRC. Cuando el valor de dureza es inferior a 20 HRC, debido a que la parte cónica del penetrador se presiona demasiado, la sensibilidad disminuye y en su lugar se debe utilizar la escala HRB; cuando la dureza de la muestra es superior a 67 HRC, la presión en la punta del penetrador es demasiado grande, el diamante se daña fácilmente y la vida útil del penetrador se acortará considerablemente, por lo que generalmente se debe utilizar la escala HRA.
La prueba de dureza Rockwell es sencilla, rápida y tiene una pequeña muesca. Puede probar la superficie de productos terminados y piezas de trabajo más duras y delgadas. Debido a la pequeña muesca, el valor de dureza fluctúa mucho para materiales con estructura y dureza desiguales, y la precisión no es tan alta como la dureza Brinell. La dureza Rockwell se utiliza para medir la dureza del acero, metales no ferrosos, carburo cementado, etc.
Dureza Vickers Dureza Vickers El principio de medición de la dureza Vickers es similar al de la dureza Brinell. Se utiliza un penetrador de diamante tetraedro regular con un ángulo relativo de 136 grados para presionar la superficie del material con una fuerza de prueba específica F. La fuerza de prueba se elimina después de mantenerla durante un tiempo específico. El valor de dureza se expresa mediante la presión promedio por unidad de superficie de la muesca del tetraedro regular, y el símbolo es HV. La dureza Vickers tiene un amplio rango de medición y puede medir materiales con un rango de dureza de 10~1000HV. Tiene una pequeña muesca y generalmente se usa para medir materiales más delgados y capas de endurecimiento superficial, como carburación y nitruración.
Leeb Hardness utiliza una cierta masa de cuerpo de impacto equipado con una cabeza de bola de carburo de tungsteno para impactar la superficie de la pieza de prueba bajo una cierta fuerza y luego rebotar. Debido a la diferente dureza de los materiales, la velocidad de rebote tras el impacto también es diferente. Se instala material magnético permanente en el dispositivo de impacto. Cuando el cuerpo de impacto se mueve hacia arriba y hacia abajo, su bobina periférica inducirá una señal electromagnética proporcional a la velocidad, que luego se convierte en un valor de dureza Leeb a través de un circuito electrónico, y el símbolo está marcado como HL.
El durómetro Leeb no requiere banco de trabajo. Su sensor de dureza es tan pequeño como un bolígrafo y puede operarse directamente con la mano. Se puede detectar fácilmente independientemente de si se trata de una pieza grande y pesada o de una pieza con dimensiones geométricas complejas.
Otra ventaja de la dureza Leeb es que causa poco daño a la superficie del producto y, en ocasiones, puede utilizarse como prueba no destructiva; es único en pruebas de dureza en todas las direcciones, espacios estrechos y piezas especiales.
