¿Alguna vez has tenido una experiencia como esta?
Coges un plano y ves "Enfriamiento y revenido: 220-255 HBW". Justo cuando cree que lo tiene, el siguiente dibujo especifica "Enfriamiento: 58-62 HRC". Luego, en la siguiente página -sorpresa- pide "Dureza de la superficie > 700 HV". ¿Tu cabeza empieza a dar vueltas un poco? Las letras parecen similares, pero de alguna manera diferentes.
No eres el único que se confunde. Muchas personas simplemente memorizan las letras de memoria sin comprender realmente cómo se toman las medidas o dónde se aplica mejor cada método.
Hoy utilizaremos un lenguaje sencillo y directo para revelar la verdadera naturaleza de estos cuatro "pesos pesados de la dureza". De esa manera, sabrás exactamente qué estás mirando la próxima vez que los veas.
Máquinas de prueba|Probadores de dureza|Datos técnicos de preparación de muestras metalográficas - Fábrica de fabricación de instrumentos Shanghai Zhongyan
Imagen comparativa de los cuatro tipos de durómetros.
I. Dureza Brinell (HBW): presionando una gran hendidura, mirando la imagen completa
En pocas palabras, la prueba de dureza Brinell se basa en la "fuerza bruta".
Se presiona firmemente una bola de carburo cementado (el penetrador) en la superficie del metal y se mide el tamaño de la hendidura circular resultante. Cuanto más pequeña sea la muesca, más duro será el material.
Piense en ello como presionar una gran bola de hierro en un trozo de masa: cuanto menos profunda y pequeña sea la muesca, más "dura" (más elástica/firme) será la masa y más difícil será comprimirla.
La ventaja de este método es que evalúa el material en su conjunto. Debido a que la muesca es relativamente grande, la dureza medida representa el valor promedio en un área específica, lo que refleja con precisión la verdadera resistencia general del material. No se ve afectado por inconsistencias internas menores, lo que hace que los resultados sean muy estables.
Entonces, ¿dónde se utiliza mejor la dureza Brinell?
Componentes grandes y piezas fundidas en bruto: como bloques de motor fundidos o piezas en bruto de engranajes grandes.
Materiales blandos: como acero sin tratar, hierro fundido y aleaciones de cobre o aluminio.
Piezas que requieren un rendimiento general: como componentes del eje que han sido sometidos a enfriamiento y revenido.
Notación típica: 220-255 HBW (se ve más comúnmente con aceros templados y revenidos, como el acero 45). La prueba de dureza Brinell se utiliza generalmente para materiales con una dureza que no supera los 650 HBW.
II. Dureza Rockwell (HRC): haga una pequeña hendidura, mida la profundidad
El método de dureza Rockwell funciona exactamente de manera opuesta al método Brinell. En lugar de medir el diámetro de la hendidura, mide la profundidad de penetración.
Comienza aplicando una pequeña fuerza de precarga a la superficie, seguida de una carga principal mayor; finalmente, se elimina la carga principal y se mide la cantidad de recuperación elástica (cuánto retrocede el penetrador). Cuanto menos retroceda, más profunda será la penetración, lo que indica un material más blando.
Puedes visualizarlo así: presionando una aguja en la madera. Cuanto menos penetra la aguja, más dura es la madera. Nuestra prueba HRC utiliza una "aguja" (indentador cónico) hecha de diamante.
Las ventajas de este método son velocidad, precisión y eficiencia. Los resultados se obtienen en segundos y la muesca es tan pequeña que prácticamente no causa daño a la superficie de la pieza de trabajo.
Por lo tanto, la dureza Rockwell (HRC) está diseñada específicamente para "materiales de alta-dureza", en particular aquellos comunes en la fabricación:
Componentes de acero templado: moldes, herramientas de corte, cojinetes y dientes de engranajes.
Inspección posterior-al tratamiento térmico-: una rápida-revisión in situ en el taller revela inmediatamente si el tratamiento térmico cumple con las especificaciones.
Notación típica: 58–62 HRC (más común para acero para moldes templado y acero para rodamientos).
Existen múltiples escalas Rockwell. La báscula HRC utiliza una carga de 150 kg y cubre un rango de 20 HRC a 70 HRC. Si el material es demasiado blando (<20 HRC), measurements are inaccurate, requiring a switch to the HRB scale; if it is too hard (>67 HRC), el penetrador de diamante corre el riesgo de sufrir daños y es necesario cambiar a la escala HRA.
La escala HRA es adecuada para carburos cementados y acero carburado, mientras que HRB es adecuada para acero dulce, aleaciones de aluminio y aleaciones de cobre. Elegir la escala incorrecta hace que los datos resultantes sean inútiles.
Principios de prueba y aplicaciones de varios métodos de medición de la dureza de materiales – TestDog (Servicios de investigación científica)
III. Dureza Vickers (HV): aplique una ligera presión, examine las capas finas
La dureza Vickers se parece al método Brinell pero ofrece una precisión meticulosa. Emplea un penetrador de diamante con forma de pirámide de base cuadrada-; cuando se presiona hacia abajo, deja una hendidura ordenada en forma de cuadrado-en la superficie del material. Luego se utiliza un microscopio para medir la longitud de la diagonal del cuadrado, lo que permite calcular el valor de dureza.
Puedes visualizarlo como si usaras un pequeño diamante para presionar suavemente una marca cuadrada en la superficie del material. Esta marca es tan pequeña que apenas es visible a simple vista.
Las mayores ventajas de la prueba de dureza Vickers son su versatilidad y precisión.
Amplio rango: puede probar materiales que van desde muy blandos hasta muy duros y utiliza una escala unificada-a diferencia de la prueba de Rockwell, que se divide en varias escalas diferentes.
Carga ajustable: puede aplicar una fuerza grande para probar el material a granel o una fuerza muy pequeña para probar un área local específica.
Alta precisión: debido a que la muesca es pequeña, permite realizar pruebas altamente específicas.
La escala de dureza Vickers cubre un amplio rango-desde unos pocos HV hasta 3000 HV-lo que la convierte en la más precisa entre las pruebas de dureza comunes.
En consecuencia, destaca en el análisis de las "características de la superficie" críticas para la fabricación avanzada:
Láminas finas y componentes de paredes-delgadas: como las paredes de aluminio de latas de bebidas o carcasas de teléfonos móviles.
Capas tratadas-superficialmente: mide con precisión la dureza de las capas carburadas, nitruradas o galvanizadas.
Micro-componentes: piezas de precisión del tamaño de una uña; Mientras que otros durómetros pueden tener dificultades para acceder a ellos, la prueba Vickers los maneja con facilidad.
Typical notation: >700HV0,5 (el "0,5" indica una fuerza de prueba de 0,5 kg, comúnmente utilizada para superficies nitruradas).
Efecto de las indentaciones Vickers sobre las propiedades mecánicas de las cerámicas de carburo de silicio sinterizado en estado sólido-sin presión
IV. Dureza Shore (HS): la pelota que rebota-Observación del rebote
Los tres métodos anteriores implican indentación "estática", mientras que la dureza Shore es "dinámica".
El método es bastante interesante: se deja caer libremente un peso que contiene una pequeña punta de diamante desde una altura específica sobre la superficie del material y se mide la altura de su rebote. Cuanto mayor sea el rebote, más duro será el material.
Puedes visualizarlo así: si dejas caer una pelota que rebota sobre un piso de concreto, rebota alto, pero si la dejas caer sobre algodón, apenas rebota. La dureza Shore funciona según este mismo principio. Las ventajas de este método son que es altamente portátil y no-destructivo. El instrumento se puede transportar fácilmente y no deja marcas importantes en la pieza de trabajo.
Por tanto, se utiliza principalmente para:
Piezas de trabajo extra-grandes y pesadas: como enormes rodillos de laminador (que pesan cientos de toneladas), grandes ejes de turbinas y piezas forjadas gigantes. Es simplemente imposible trasladar estos elementos a un durómetro de mesa para medirlos.
Pruebas-in situ: determinación rápida de la dureza del material directamente en el suelo del taller o durante el mantenimiento del equipo en exteriores.
El probador de dureza Shore es un dispositivo portátil especialmente adecuado para piezas de trabajo medianas-a-grandes en las industrias metalúrgica y de maquinaria pesada, como rodillos, cigüeñales y engranajes extra-grandes.
Una nota especial: ¡la dureza Shore (HS) utilizada en la fabricación es completamente diferente de la dureza Shore (HA/HB) utilizada para caucho y plástico! Aunque los nombres difieren solo en un carácter, los principios subyacentes y los materiales que se prueban son completamente diferentes-así que asegúrese de no confundirlos.
¿Cómo se elige un durómetro Leeb portátil?
¿Cómo deberías elegir exactamente? Hágase tres preguntas.
Ahora que ha visto las especialidades de estos cuatro "expertos", ¿está más claro el panorama? Recapitulemos cómo tomar una decisión rápida en un escenario laboral-del mundo real:
1. ¿Entero o en parte?
Rendimiento general, piezas fundidas/forjadas en bruto, componentes grandes → HBW
Alta dureza, piezas templadas, controles rápidos al azar de productos terminados → HRC
2. ¿Capa fina o trozo pequeño?
Capas carburizadas superficiales, revestimientos, láminas delgadas, piezas pequeñas → HV
3. ¿En-sitio o laboratorio?
Componentes masivos (cientos de toneladas), emergencia-pruebas in situ → HS
Un problema que da dolor de cabeza a mucha gente
A veces, es posible que notes que el mismo material se especifica de forma diferente en el mismo plano o en varios documentos técnicos-que enumeran entre 220 y 255 HBW en un lugar y entre 22 y 28 HRC en otro. ¿Estas dos especificaciones significan lo mismo?
Esta es la conclusión inicial: para el acero templado-y-revenido estándar (como el acero 45), especificar HBW es la práctica más común y preferida.
La razón es simple: el objetivo del templado y revenido es lograr propiedades estables en toda la pieza-tanto en la superficie como en el núcleo. La prueba Brinell (HBW) crea una gran hendidura y mide el estado promedio general del material, lo que se alinea perfectamente con este requisito. Además, las normas nacionales recomiendan utilizar el método Brinell preferentemente para materiales con una dureza inferior a 450 HBW.
Entonces, ¿por qué algunas personas todavía especifican HRC?
Hay algunas razones posibles: la pieza puede ser demasiado pequeña, lo que hace que la sangría Brinell sea demasiado grande para medirla; el taller podría estar acostumbrado a utilizar probadores Rockwell (debido a su velocidad); o la práctica podría simplemente surgir de dibujos de ingeniería más antiguos. En términos de valores, un rango de 220 a 255 HBW se convierte en aproximadamente 20 a 26 HRC, lo que se alinea bien con el rango de 22 a 28 HRC.
Aquí hay una guía de referencia rápida: HRC 30 ≈ HV 300; HRC 40 ≈ HV 400; HRC 50 ≈ HV 500.
En última instancia, ninguno de los métodos es absolutamente correcto o incorrecto; más bien, reflejan diferentes enfoques de la inspección.
