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Tabla de dureza de los metales: Mohs, HB, HV, HS, HRC

¿Alguna vez se ha preguntado por el fascinante mundo de la dureza de los metales? En esta entrada del blog, nos sumergiremos en los intrigantes conceptos y métodos que hay detrás de la medición y mejora de la dureza de diversos metales. Como ingeniero mecánico experimentado, compartiré mis ideas y conocimientos para ayudarle a comprender mejor este aspecto crucial de la ciencia de los materiales. Prepárese para descubrir los secretos de la dureza de los metales y cómo afecta a nuestra vida cotidiana.

Dureza del metal

Índice

Escalas de dureza de los metales

Explicación de la escala de dureza de Mohs

La escala de dureza de Mohs, creada por Friedrich Mohs en 1812, es una forma sencilla de medir la facilidad con la que los minerales pueden rayarse entre sí. Esta escala cualitativa ordinal clasifica los minerales del 1 al 10, y cada número representa la capacidad de un mineral para rayar a los que están por debajo de él y ser rayado por los que están por encima. La escala va del talco, el mineral más blando (1), al diamante, el más duro (10).

Contexto histórico y uso principal de los minerales

La escala de Mohs se desarrolló originalmente para ayudar a los geólogos a identificar minerales sobre el terreno. Proporciona un método fácil y eficaz para clasificar los minerales en función de su dureza al rayado, que se determina observando si un mineral puede rayar otro material o ser rayado por él. Esto convierte a la escala en una herramienta práctica para geólogos y mineralogistas.

Descripciones detalladas del ensayo de dureza Rockwell

El ensayo de dureza Rockwell mide la dureza de los metales y otros materiales presionando un penetrador en ellos y midiendo la indentación.

Metodología y escalas

Las diferentes escalas Rockwell utilizan diferentes penetradores y cargas, como HRA para acero fino, HRB para metales más blandos y HRC para materiales más duros.

  • Rockwell A (HRA): Utiliza un penetrador de cono de diamante de 120° y una carga de 60 kgf, adecuado para acero fino y acero cementado.
  • Rockwell B (HRB): Utiliza una bola de acero templado de 1,588 mm y una carga de 100 kgf, se utiliza para metales más blandos como aluminio, aleaciones de cobre y aceros blandos.
  • Rockwell C (HRC): Utiliza un penetrador cónico de diamante de 120° y una carga de 150 kgf, ideal para materiales más duros como acero templado y aleaciones de titanio.

Este método es rápido y sencillo, requiere una preparación mínima de la muestra y es adecuado para una amplia gama de materiales. Sin embargo, es menos preciso para materiales muy finos o revestimientos superficiales y puede no ser adecuado para materiales con dureza no uniforme.

Descripción general del ensayo de dureza Brinell

El ensayo de dureza Brinell utiliza un indentador esférico duro para presionar el material y mide el diámetro de la indentación para calcular la dureza.

Procedimiento y aplicaciones típicas

Esta prueba consiste en presionar una bola de carburo de tungsteno en el material bajo una carga específica durante un periodo determinado. Se mide el diámetro de la indentación y se utiliza para calcular el número de dureza Brinell (BHN).

  • Rango de carga: Típicamente entre 500 kgf y 3000 kgf, dependiendo del material.
  • Aplicaciones: Comúnmente utilizado para piezas grandes, piezas de fundición y piezas forjadas.

Esta prueba es excelente para piezas grandes y materiales gruesos, pero no es adecuada para materiales muy duros o finos.

Introducción al ensayo de dureza Vickers

El ensayo de dureza Vickers utiliza un penetrador piramidal de diamante para medir la dureza de diversos materiales, incluidos los metales y la cerámica.

Proceso de ensayo y precisión

La prueba Vickers consiste en presionar un penetrador piramidal de diamante con base cuadrada en el material bajo una carga específica. Las diagonales de la indentación resultante se miden para calcular el número de dureza Vickers (VHN).

  • Rango de carga: Normalmente de 1 kgf a 100 kgf.
  • Aplicaciones: Ideal para pruebas de microdureza, secciones finas y revestimientos.

Esta prueba es muy precisa y sirve para todos los materiales, pero puede ser más lenta y costosa.

Tabla de dureza Mohs de los metales

En Dureza Mohs es una norma para representar la dureza de los minerales, propuesta por primera vez en 1822 por el mineralogista alemán Frederich Mohs. Es un estándar utilizado en mineralogía o gemología. La dureza Mohs se determina utilizando una aguja piramidal de diamante para arañar la superficie del mineral analizado y medir la profundidad del arañazo. La profundidad de este arañazo es la dureza Mohs, representada por el símbolo HM. También se utiliza para indicar la dureza de otros materiales.

La profundidad del rayado medido se divide en diez niveles para representar la dureza (método del rayado): talco 1 (dureza más pequeña), yeso 2, calcita 3, fluorita 4, apatita 5, ortoclasa (feldespato) 6, cuarzo 7, topacio 8, corindón 9, diamante 10. La dureza del mineral analizado se determina comparando las rayas con los minerales estándar en el durómetro de Mohs. Aunque la medición de este método es aproximada, es cómodo y práctico. Se utiliza a menudo para medir la dureza de los minerales naturales.

Los valores de dureza no son valores de dureza absolutos, sino valores representados por orden de dureza.

Cuando se aplique, compare la dureza por rayado. Por ejemplo, si un mineral puede rayar la calcita pero no la fluorita, su dureza Mohs es de 3 a 4, y las demás se deducen. La dureza Mohs es sólo una dureza relativa, que es aproximada. La dureza del talco es 1, la del diamante 10 y la del corindón 9, pero la dureza absoluta medida con un microdurómetro es 4192 veces la del talco para el diamante y 442 veces la del talco para el corindón. La dureza Mohs es cómoda de utilizar y se emplea a menudo en operaciones sobre el terreno. Por ejemplo, la dureza de las uñas es de aproximadamente 2,5, la de las monedas de cobre es de 3,5-4, la de los cuchillos de acero es de 5,5 y la del vidrio es de 6,5.

Además de la lista original de 1 a 10 tipos de minerales, aquí se enumeran los valores de dureza de los metales comunes como referencia.

MetalElementoDureza (Mohs)
Carbono（diamante）C10
BoroB9.3
Titanio CarburoTi+C9
Carburo de tungstenoW+C9
CromoCr8.5
TungstenoW7.5
VanadioV7
RenioRe7
OsmioOs7
SilicioSi6.5
RutenioRu6.5
TántaloTa6.5
IridiumIr6.5
TitanioTi6
ManganesoMn6
GermanioGe6
NiobioNb6
RodioRh6
UranioU6
BerilioSea6
MolibdenoMo5.5
HafnioHf5.5
CobaltoCo5
ZirconioZr5
PaladioPd4.75
Oro blancoAu+Ni+Pd4
AceroFe+C4
HierroFe4
NíquelNi4
ArsénicoEn3.5
PlatinoPt3.5
LatónCu+Zn3
BronceCu+Sn3
CobreCu3
AntimonioSb3
TorioEn3
AluminioAl2.75
MagnesioMg2.5
ZincZn2.5
PlataAg2.5
LantanoLa2.5
CerioCe2.5
OroAu2.5
TelurioTe2.25
BismutoBi2.25
CadmioCd2
CalcioCa1.75
GalioGa1.5
EstroncioSr1.5
EstañoSn1.5
MercurioHg1.5
PlomoPb1.5
BarioBa1.25
IndioEn1.2
TalioTi1.2
LitioLi1.2
SodioNa0.5
PotasioK0.4
RubidioRb0.3
CesioCs0.2

Tabla de dureza de los materiales metálicos

No.Código de materialGrado de resistenciaValor de dureza（HB）
011Cr13440（45）197～229
355187～229
021Cr12Mo550229～255
450197～229
03Cr11MoV490（50）217～248
390192～241
590235～269
04Cr12WMoV590235～269
690269～302
052Cr12NiMoWV760293～331
06ZG20CrMoV310140～201
0725Cr2MoVA590241～277
735269～302
0830Cr2MoV440179～229
590241～277
735269～302
0938CrMoAl590241～277
685277～302
785293～321
10A3Dureza después Nitruración Normalización de componentes<131
1115#<143
1225#<170
13ZG25<170
1420CrA<179
1512CrNi3A<252
162Cr13490217～248
590235～269
172Cr12NiW1Mo1V735285～302
180Cr17Ni4Cu4Nb590262～302
760277～311
19Cr5Mo/248～302
20GH132（GBn181-82）/284～349
21GH136（GBn181-82）/298～390
22R-26550262～331
233Cr13590235～269
685269～302
233Cr13785286～321
241Cr18Ni9Ti205（225）≦187
250Cr18Ni9205≦187
261Cr18Ni9205≦187
27Cr15Ni3Bw3Ti390207～255
2834CrMo1A490（590）/
2930Cr2MoV590241～277
690256～287
735269～302
3034CrNi3Mo590220～260
690240～282
735255～284
785271～298
3130Cr2Ni4MoV550207～262
690241～302
760262～321
830285～341
3215CrMoA245131～163
490207～241
3315Cr1Mo275≦207
3412Cr1MoVA245131～163
3512Cr2Mo1275≦197
315≦207
3615Cr1Mo1VA325146～196
3725#235（215）110～170
3830#265≦187
3935#265156～217
255140～187
235121～187
4045#295162～217
285149～217
440197～229
345217～255
4115CrMoA245131～163
490207～241
4220MnMo350149～217
4340CrNi3MoA550207～262
690241～302
4415CrMoA490207～241
4540CrA390192～223
4540CrA490217～235
590241～277
685269～302
4640CrNi2MoA540207～269
640248～277
785269～321
4735CrMoA490217～255
590241～277
4840CrNiMoA690255～293
4920Cr1Mo1VtiB690255～293
5030Cr1Mo1V590241～277
5130Cr1Mo1V690255～285
MaterialesNormas y requisitos de referencia（HB）Ámbito de control（HB）Nota
210CASTM A210，≤179130～179 
T1a, 20MoG, STBA12, 15Mo3ASTM A209,≤153125～153 
T2, T11, T12, T21, T22, 10CrMo910ASTM A213，≤163120～163 
P2, P11, P12, /P21, P22, 10CrMo910 125～179 
Accesorios de tubería tipo P2, P11, P12, /P21P22, 10CrMo910 130～197El límite inferior del costura de soldadura no debe ser inferior a la del material de base,límite superior≤241
T23ASTM A213，≤220150～220 
12Cr2MoWVTiB(G102) 150～220 
T24ASTM A213，≤250180～250 
T/P91, T/P92, T911, T/P122ASTM A213，≤250ASTM A335，≤250180～250La dureza de los tubos de tipo "P" se refiere a la de los tubos de tipo "T".
（T/P91, T/P92, T911, T/P122）Costura de soldadura 180～270 
WB36Código ASME caso2353，≤252180～252El cordón de soldadura no debe ser menos duro que el material base.
Accesorios de tubería tipo A515, A106B, A106C, A672 B70 130～197El límite inferior del cordón de soldadura no debe ser inferior al material base, siendo el límite superior≤241.
12CrMoGB3077,≤179120～179 
15CrMoJB4726，118～180(Rm:440～610）JB4726，115～178(Rm:430～600）118～180115～178 
12Cr1MoVGB3077,≤179135～179 
15Cr1Mo1V 135～180 
F2(Accesorios de tubería, válvulas y componentes forjados o laminados)ASTM A182,143～192143～192 
F11，Clase 1ASTM A182,121～174121～174 
F11，Clase 2ASTM A182,143～207143～207 
F11，Clase 3ASTM A182,156～207156～207 
F12，Clase 1ASTM A182,121～174121～174 
F12，Clase 2ASTM A182,143～207143～207 
F22，Clase 1ASTM A182, ≤170130～170 
F22，Clase 3ASTM A182,156～207156～207 
F91ASTM A182, ≤248175～248 
F92ASTM A182, ≤269180～269 
F911ASTM A182, 187～248187～248 
F122ASTM A182, ≤250177～250 
20 Recipientes a presión Acero al carbono y bajo Acero aleado Piezas forjadasJB4726，106～159106～159 
35 (Nota: La Rm de la tabla se refiere a la resistencia a la tracción del material, medida en MPa).JB4726，136～200(Rm:510～670）JB4726，130～190(Rm:490～640）136～200130～190 
16MnJB4726，121～178(Rm:450～600）121～178 
20MnMoJB4726，156～208(Rm:530～700）JB4726，136～201(Rm:510～680）JB4726，130～196(Rm:490～660）156～208136～201130～196 
35CrMoJB4726，185～235(Rm:620～790）JB4726，180～223(Rm:610～780）185～235180～223 
0Cr18Ni90Cr17Ni12Mo2JB4728，139～187(Rm:520)JB4728，131～187(Rm:490)139～187131～187Piezas forjadas de acero inoxidable para recipientes a presión
1Cr18Ni9GB1220 ≤187140～187 
0Cr17Ni12Mo2GB1220 ≤187140～187 
0Cr18Ni11NbGB1220 ≤187140～187 
TP304H, TP316H, TP347HASTM A213，≤192140～192 
1Cr13 192～211Cuchillas móviles
2Cr13 212～277Cuchillas móviles
1Cr11MoV 212～277Cuchillas móviles
1Cr12MoWV 229～311Cuchillas móviles
ZG20CrMoJB／T 7024，135～180135～180 
ZG15Cr1MoJB／T 7024，140～220140～220 
ZG15Cr2Mo1JB／T 7024，140～220140～220 
ZG20CrMoVJB／T 7024，140～220140～220 
ZG15Cr1Mo1VJB／T 7024，140～220140～220 
35DL／T439，146～196146～196Perno
45DL／T439，187～229187～229Perno
20CrMoDL／T439，197～241197～241Perno
35CrMoDL／T439，241～285241～285Perno（Dia.＞50mm）
35CrMoDL／T439，255～311255～311Perno（Dia.≤50mm）
42CrMoDL／T439，248～311248～311Perno（Dia.＞65mm）
42CrMoDL／T439，255～321255～321Perno（Dia.≤65mm）
25Cr2MoVDL／T439，248～293248～293Perno
25Cr2Mo1VDL／T439，248～293248～293Perno
20Cr1Mo1V1DL／T439，248～293248～293Perno
20Cr1Mo1VTiBDL／T439，255～293255～293Perno
20Cr1Mo1VNbTiBDL／T439，252～302252～302Perno
20Cr12NiMoWV(C422)DL／T439，277～331277～331Perno
2Cr12NiW1Mo1VNorma Eastern Steam Turbine Factory291～321Perno
2Cr11Mo1NiWVNbNNorma Eastern Steam Turbine Factory290～321Perno
45Cr1MoVNorma Eastern Steam Turbine Factory248～293Perno
R-26(Aleación Ni-Cr-Co）DL／T439，262～331262～331Perno
GH445DL／T439，262～331262～331Perno
ZG20CrMoJB/T7024，135～180135～180Cilindro
ZG15Cr1Mo, ZG15Cr2MoZG20Cr1MoV, ZG15Cr1Mo1VJB/T7024，140～220140～220Cilindro

Tabla de dureza de metales ferrosos y no ferrosos

1. Tabla de dureza de los metales no férreos

Dureza de metales no ferrososResistencia a la tracción
δb/MPa
RockwellSuperficie RockwellVickersBrinell
(F/D2=30) 
HRCHRAHR15NHR30NHR45NHVHBSHBWMSCr.SCr-V.SCrNi.SCr-Mo.SCr-Ni-Mo .SCrMnSi.SUHSSS.S
20.060.268.840.719.2226225225774742736782747/781/740
20.560.469.041.219.8228227227784751744787753/788/749
21.060.769.341.720.4230229229793760753792760/794/758
21.561.069.542.221.0233232232803769761797767/801/767
22.061.269.842.621.5235234234813779770803774/809/777
22.561.570.043.122.1238237237823788779809781/816/786
23.061.770.343.622.724l240240833798788815789/824/796
23.562.070.644.023.3244242242843808797822797/832/806
24.062.270.844.523.9247245245854818807829805/840/816
24.562.571.145.024.5250248248864828816836813/848/826
25.062.871.445.525.1253251251875838826843822/856/837
25.563.071.645.925.7256254254886848837851831850865/847
26.063.371.946.426.3259257257897859847859840859874/858
26.563.572.246.926.9262260260908870858867850869883/868
27.063.872.447.327.5266263263919880869876860879893/879
27.564.072.747.828.1269266266930891880885870890902/890
28.064.373.048.328.7273269269942902892894880901912/901
28.564.673.348.729.3276273273954914903904891912922/913
29.064.873.549.229.9280276276965925915914902923933/924
29.565.173.849.730.5284280280977937928924913935943/936
30.065.374.150.231.1288283283989948940935924947954/947
30.565.674.450.631.72922872871002960953946936959965/959
31.065.874.751.132.329629l29l1014972966957948972977/971
31.566.174.951.632.93002942941027984980969961985989/983
32.066.475.252.033.530429829810399969939819749991001/996
32.566.675.552.534.130830230210521009100799498710121013/1008
33.066.975.853.034.73133063061065102210221007100110271026/1021
33.567.176.153.435.33173103101078103410361020101510411039/1034
34.067.476.453.935.932l3143141092104810511034102910561052/1047
34.567.776.754.436.53263183181105106110671048104310711066/1060
35.067.977.054.837.033l3233231119107410821063105810871079/1074
35.568.277.255.337.63353273271133108810981078107411031094/1087
36.068.477.555.838.23403323321147110211141093109011191108/1101
36.568.777.856.238.83453363361162111611311109110611361123/1116
37.069.078.156.739.43503413411177113111481125112211531139/1130
37.569.278.457.240.03553453451192114611651142113911711155/1145
38.069.578.757.640.63603503501207116111831159115711891171/1161
38.569.779.058.141.2365355355122211761201117711741207118711701176
39.070.079.358.641.837l360360123811921219119511921226120411951193
39.570.379.659.042.4376365365125412081238121412111245122212191209
40.070.579.959.543.0381370370127112251257123312301265124012431226
40.570.880.260.043.6387375375128812421276125212491285125812671244
41.071.180.560.444.2393380381130512601296127312691306127712901262
41.571.380.860.944.8398385386132212781317129312891327129613131280
42.071.681.161.345.440439l392134012961337131413101348131613361299
42.571.881.461.845.9410396397135913151358133613311370133613591319
43.072.181.762.346.541640l403137813351380135813531392135713811339
43.572.482.062.747.1422407409139713551401138013751415137814041361
44.072.682.363.247.7428413415141713761424140413971439140014271383
44.572.982.663.648.3435418422143813981446142714201462142214501405
45.073.282.964.148.944l424428145914201469145114441487144514731429
45.573.483.264.649.5448430435148114441493147614681512146914961453
46.073.783.565.050.145443644l150314681517150214921537149315201479
46.573.983.765.550.746l442448152614931541152715171563151715441505
47.074.284.065.951.2468449455155015191566155415421589154315691533
47.574.584.366.451.8475/463157515461591158115681616156915941562
48.074.784.666.852.4482/470160015741617160815951643159516201592
48.575.084.967.353.0489/478162616031643163616221671162316461623
49.075.385.267.753.6497/486165316331670166516491699165116741655
49.575.585.568.254.2504/494168116651697169516771728167917021689
50.075.885.768.654.7512502502171016981724172417061758170917311725
50.576.186.069.155.3520510510/1732175217551735178817391761/
51.076.386.369.555.9527518518/1768178017861764181917701792/
51.576.686.670.056.5535527527/1806180918181794185018011824/
52.076.986.870.457.1544535535/1845183918501825188118341857/
52.577.187.170.957.6552544544//186918831856191418671892/
53.077.487.471.358.2561552552//189919171888194719011929/
53.577.787.671.858.856956l56l//19301951//19361966/
54.077.987.972.259.4578569569//19611986//19712006/
54.578.288.172.659.9587577577//19932022//20082047/
55.078.588.473.160.5596585585//20262058//20452090/
55.578.788.673.561.1606593593///////2135/
56.079.088.973.961.7615601601///////2181/
56.579.389.174.462.2625608608///////2230/
57.079.589.474.862.8635616616///////2281/
57.579.889,675.263.4645622622///////2334/
58.080.189.875.663.9655628628///////2390/
58.580.390.076.164.5666634634///////2448/
59.080.690.276.565.1676639639///////2509/
59.580.990.476.965.6687643643///////2572/
60.081.290.677.366.2698647647/////////
60.581.490.877.766.8710650650/////////
61.081.791.078.167.372l///////////
61.582.091.278.667.9733///////////
62.082.291.479.068.4745///////////
62.582.591.579.469.0757///////////
63.082.891.779.869.5770///////////
63.583.191.880.270.1782///////////
64.083.391.980.670.6795///////////
64.583.692.181.071.2809///////////
65.083.992.281.371.1822///////////
65.584.1///836///////////
66.084.4///850///////////
66.584.7///865///////////
67.085.0///879///////////
67.585.2///894///////////
68.085.5///909///////////

2. Tabla de dureza de los metales ferrosos

Los siguientes datos son aplicables principalmente a las bajas emisiones de carbono acero (acero dulce).

Dureza de metales ferrososResistencia a la tracción
RockwellSuperficie RockwellVickersBrinell HBS
HRBHR15THR30THR45THVF/D2=10F/D2=10MPa
60.080.456.130.4105102/375
60.580.556.430.9105102/377
61.080.756.731.4106103/379
61.580.857.131.9107103/381
62.080.957.432.4108104/382
62.581.157.732.9108104/384
63.081.258.033.5109105/386
63.581.458.334.0110105/388
64.081.558.734.5110106/390
64.581.659.035.011l106/393
65.081.859.335.5112107/395
65.581.959.636.1113107/397
66.082.159.936.6114108/399
66.582.260.337.1115108/402
67.082.360.637.6115109/404
67.582.560.938.1116110/407
68.082.661.238.6117110/409
68.582.761.539.2118111/412
69.082.961.939.7119112/415
69.583.062.240.2120112/418
70.083.262.540.712l113/42l
70.583.362.841.2122114/424
71.083.463.141.7123115/427
71.583.663.542.3124115/430
72.083.763.842.8125116/433
72.583.964.143.3126117/437
73.084.064.443.8128118/440
73.584.164.744.3129119/444
74.084.365.144.8130120/447
74.584.465.445.413l12l/451
75.084.565.745.9132122152455
75.584.766.046.4134123155459
76.084.866.346.9135124156463
76.585.066.647.4136125158467
77.085.167.047.9138126159471
77.585.267.348.513912716l475
78.085.467.649.0140128163480
78.585.567.949.5142129164484
79.085.768.250.0143130166489
79.585.868.650.5145132168493
80.085.968.951.0146133170498
80.586.169.251.6148134172503
81.086.269.552.1149136174508
81.586.369.852.6151137/513
82.086.570.253.1152138/518
82.586.670.553.6154140/523
83.086.870.854.1156//529
83.586.971.154.7157//534
84.087.071.455.2159//540
84.587.271.855.716l//546
85.087.372.156.2163//551
85.587.572.456.7165//557
86.087.672.757.2166//563
86.587.773.057.8168//570
87.087.973.458.3170//576
87.588.073.758.8172//582
88.088.174.059.3174//589
88.588.374.359.8176//596
89.088.474.660.3178//603
89.588.675.060.9180//609
90.088.775.361.4183/176617
90.588.875.661.9185/178624
91.089.075.962.4187/18063l
91.589.176.262.9189/182639
92.089.376.663.4191/184646
92.589.476.964.0194/187654
93.089.577.264.5196/189662
93.589.777.565.0199/192670
94.089.877.865.5201/195678
94.589.978.266.0203/197686
95.590.178.566.5206/200695
95.090.278.867.1208/203703
96.090.479.167.6211/206712
96.590.579.468.1214/209721
97.090.679.868.6216/212730
97.590.880.169.1219/215739
98.090.980.469.6222/218749
98.591.180.770.2225/222758
99.091.281.070.7227/226768
99.591.381.471.2230/229778
100.091.581.771.7233/232788

Lectura relacionada: Tabla comparativa de durezas de metales: HV, HB, HRC

Dureza de uso común

Dureza Brinell

El ensayo de dureza Brinell utiliza una bola de acero templado o una aleación dura con un diámetro D como penetrador.

Se aplica una fuerza de ensayo especificada F a la superficie del material sometido a ensayo y, tras un tiempo de retención designado, se retira la fuerza de ensayo, dejando una hendidura con un diámetro d.

En Dureza Brinell se calcula dividiendo la fuerza de ensayo por la superficie de la indentación. El símbolo del valor de dureza Brinell se representa como HBS o HBW.

Dureza Brinell

La diferencia entre HBS y HBW radica en el tipo de penetrador utilizado.

HBS indica el uso de una bola de acero endurecido como indentador y se utiliza para determinar la dureza Brinell de materiales con un valor inferior a 450, como el acero dulce, hierro fundido grisy metales no ferrosos.

HBW, por su parte, se refiere al uso de una bola de aleación dura como indentador y se utiliza para medir la dureza Brinell de materiales con un valor inferior a 650.

Incluso cuando se utilizan el mismo material y las mismas condiciones experimentales, los resultados de las dos pruebas pueden variar, siendo normalmente el valor HBW superior al valor HBS, y no existe una regla cuantitativa exacta a seguir.

Fórmula HBW

En 2003, China adoptó las normas internacionales y dejó de utilizar penetradores de bolas de acero en favor de cabezales de bolas de aleación dura.

Como resultado, el HBS dejó de utilizarse y todos los valores de dureza Brinell se representan ahora por HBW.

Aunque HBW suele denominarse simplemente HB, en la literatura pueden encontrarse referencias a HBS.

El método de medición de la dureza Brinell es adecuado para ensayar materiales como el hierro fundido, las aleaciones no ferrosas y diversos aceros que han sufrido recocido o procesos de temple y revenido.

Sin embargo, no es adecuado para probar muestras o piezas de trabajo demasiado duras, demasiado pequeñas, demasiado finas o que no permitan grandes hendiduras en la superficie.

Dureza Rockwell

El ensayo de dureza Vickers utiliza como penetrador un cono de diamante con un ángulo de vértice cónico de 120 grados o una bola de acero templado con un diámetro de Ø1,588 mm o Ø3,176 mm, junto con una carga especificada.

La muestra se somete a una carga inicial de 10kgf y a una carga total de 60, 100 o 150kgf.

Una vez aplicada la carga total, la dureza se determina por la diferencia entre la profundidad de indentación cuando se retira la carga principal manteniendo la carga inicial y la profundidad de indentación bajo la carga inicial.

Dureza Rockwell

El ensayo de dureza Rockwell utiliza tres fuerzas de ensayo y tres penetradores diferentes, lo que da como resultado un total de nueve combinaciones posibles y sus correspondientes escalas de dureza Rockwell.

Estas nueve escalas son adecuadas para una amplia gama de materiales metálicos de uso común.

Las tres escalas de dureza Rockwell más utilizadas son HRA, HRB y HRC, siendo HRC la más utilizada.

Tabla de especificaciones de los ensayos de dureza Rockwell más utilizados

Símbolo de durezaTipo de penetradorFuerza total de ensayo
F/N（kgf）		Gama de durezaAplicaciones
HRACono de diamante de 120588.4(60)20~88Aleación dura, carburo, acero de cementación superficial, etc.
HRBØ1.588mm Bola de acero templado980.7(100)20~100Acero recocido o normalizado, aleación de aluminio, aleación de cobre, hierro fundido
HRCCono de diamante de 1201471(150)20~70Acero endurecido, templado y revenido acero, acero de cementación profunda

El ensayo de dureza Rockwell es adecuado para valores de dureza comprendidos entre 20 y 70HRC. Si la dureza de la muestra es inferior a 20HRC, se recomienda utilizar la escala HRB, ya que la sensibilidad del indentador disminuye al aumentar la presión sobre la pieza cónica.

Sin embargo, si la dureza de la muestra es superior a 67HRC, se aconseja utilizar la escala HRA, ya que la presión sobre la punta del penetrador puede llegar a ser demasiado elevada y provocar daños en el diamante y reducir la vida útil del penetrador.

El ensayo de dureza Rockwell es conocido por su facilidad, rapidez y mínima indentación, lo que lo hace ideal para comprobar la superficie de productos acabados y piezas de trabajo más duras y delgadas.

Sin embargo, debido a la pequeña indentación, el valor de dureza puede fluctuar mucho en el caso de materiales con estructuras y durezas desiguales, por lo que es menos preciso que el ensayo de dureza Brinell.

El ensayo de dureza Rockwell se utiliza habitualmente para determinar la dureza de materiales como el acero, los metales no ferrosos y los carburos cementados.

Dureza Vickers

Dureza Vickers

El principio en el que se basa la medición de la dureza Vickers es similar al del ensayo de dureza Brinell.

Se utiliza un penetrador en forma de pirámide de diamante con un ángulo de 136° para aplicar una fuerza de ensayo especificada, F, sobre la superficie del material sometido a ensayo.

Tras un tiempo de mantenimiento especificado, se retira la fuerza de ensayo y el valor de dureza se calcula como la presión media sobre la unidad de superficie de la indentación regular en forma de pirámide, con el símbolo HV.

Fórmula HV

La medición de la dureza Vickers tiene un amplio rango, y puede medir materiales con una dureza que oscila entre 10 y 1000 HV. La indentación es de pequeño tamaño.

Este método de medición se utiliza habitualmente para medir materiales finos y capas endurecidas superficialmente creadas mediante carburación y nitruración.

Dureza Leeb

El ensayo de dureza Leeb utiliza un dispositivo equipado con una bola de carburo de tungsteno para impactar contra la superficie de la pieza de ensayo, que rebota a continuación. La velocidad del rebote depende de la dureza del material sometido a ensayo.

En el dispositivo de impacto se instala un material magnético permanente que produce una señal electromagnética proporcional a la velocidad de movimiento del cuerpo de impacto. A continuación, un circuito electrónico, representado por el símbolo HL, convierte esta señal en un valor de dureza Leeb.

El durómetro Leeb es un dispositivo portátil que no requiere un banco de trabajo. Su sensor de dureza es compacto y puede manejarse fácilmente con la mano, por lo que resulta adecuado para realizar ensayos en geometrías grandes, pesadas o complejas.

Una de las principales ventajas del ensayo de dureza Leeb es que sólo produce ligeros daños en la superficie, lo que lo convierte en una opción ideal para ensayos no destructivos. También proporciona un ensayo de dureza único para todas las direcciones, espacios estrechos y piezas especiales.

Ensayos de dureza Rockwell, Brinell y Vickers

Ensayo de dureza Rockwell

El ensayo de dureza Rockwell se utiliza habitualmente para medir la dureza de los metales. Este ensayo evalúa la profundidad de penetración de un penetrador bajo una gran carga en comparación con la penetración realizada por una precarga.

Equipamiento y procedimiento

Equipo necesario:

Máquina de ensayo de dureza Rockwell.

Indentadores: Cono de diamante (para materiales más duros) o bola de acero (para materiales más blandos).

Muestra: Muestra preparada del material a ensayar.

Procedimiento:

Preparación de la muestra: Asegúrese de que la superficie de la probeta esté limpia y lisa para evitar que afecte a los resultados del ensayo.

Seleccione la escala adecuada: Elija la escala Rockwell en función de la dureza del material, como HRC para materiales duros y HRB para materiales más blandos.

Colocar la muestra: Coloque la probeta firmemente sobre el yunque de la máquina de ensayo.

Aplicar la carga menor: Aplique una carga menor de 10 kgf para asentar el penetrador y penetrar la oxidación superficial.

Aplicar la carga principal: Aumente la carga hasta la carga mayor especificada para la escala Rockwell elegida, como 150 kgf para HRC.

Medir la sangría: Tras aplicar la carga principal, la máquina mide la profundidad de la indentación y calcula automáticamente el número de dureza Rockwell.

Ensayo de dureza Brinell

El ensayo de dureza Brinell mide la dureza de materiales grandes y de grano grueso evaluando el diámetro de una indentación realizada por un indentador esférico.

Equipamiento y procedimiento

Equipo necesario:

Máquina de ensayo de dureza Brinell.

Indentador esférico (normalmente de 10 mm de diámetro, de acero endurecido o carburo de tungsteno).

Muestra: Muestra debidamente preparada del material a ensayar.

Procedimiento:

Preparación de la muestra: Asegúrese de que la superficie de la muestra es plana y está limpia.

Colocar la muestra: Coloque la probeta firmemente sobre el yunque de la máquina de ensayo.

Seleccione la carga: Seleccione una carga entre 500 kgf y 3000 kgf, según el material.

Aplicar la carga: Aplique la carga seleccionada durante 10 a 30 segundos y, a continuación, mida el diámetro de la indentación con un microscopio.

Calcular la dureza: Utilice el diámetro de la indentación para calcular el número de dureza Brinell (BHN) mediante la fórmula: [ \text{BHN} = \frac{2P}{\pi D (D - \sqrt{D^2 - d^2})} ] donde (P) es la carga, (D) es el diámetro del indentador y (d) es el diámetro de la indentación.

Ensayo de dureza Vickers

El ensayo de dureza Vickers es un método versátil para medir la dureza de los materiales, incluidos los metales y la cerámica, mediante un penetrador piramidal de diamante.

Equipamiento y procedimiento

Calcular la dureza: Calcular el número de dureza Vickers (VHN) utilizando las mediciones diagonales y la fórmula:

VHN=2Psin⁡(136∘/2)d2

donde (P) es la carga y (d) es la longitud media de las diagonales de la indentación.

Equipo necesario:

Máquina de ensayo de dureza Vickers.

Penetrador piramidal de diamante con base cuadrada.

Muestra: Muestra debidamente preparada del material a ensayar.

Procedimiento:

Preparación de la muestra: Asegúrese de que la superficie de la probeta es lisa y está limpia.

Colocar la muestra: Coloque la probeta firmemente sobre el yunque de la máquina de ensayo.

Seleccione la carga: Seleccione una carga entre 1 gf y 120 kgf, en función del material y de la precisión necesaria.

Aplicar la carga: Aplique la carga durante 10 a 15 segundos y, a continuación, mida las diagonales de indentación con un microscopio.

El ensayo de dureza Brinell mide la dureza de una muestra presionando una bola de acero o un cono de diamante sobre la superficie de la muestra y midiendo la profundidad de la indentación. Este método es adecuado para determinar la dureza de materiales como acero recocido, normalizado, templado y revenido, hierro fundido y metales no ferrosos.

El ensayo de dureza Rockwell utiliza procedimientos específicos y penetradores más pequeños, como diamantes, para medir la dureza, por lo que es adecuado para una amplia gama de materiales.

El ensayo de dureza Vickers conserva las ventajas de los ensayos Brinell y Rockwell, ya que es capaz de medir materiales desde extremadamente blandos hasta extremadamente duros, y sus resultados pueden compararse.

Los detalles de las ventajas y desventajas de la prueba de dureza Knoop no se detallan en la información que encontré, pero es uno de los métodos de prueba estáticos, a la par con Brinell, Rockwell y Vickers.

El durómetro Webster se utiliza principalmente para comprobar las propiedades mecánicas de los perfiles de aleación de aluminio, pero también es adecuado para materiales como el cobre, el latón y el acero dulce.

El durómetro Barcol es un tipo de durómetro de indentación. En la información que he encontrado no se indican explícitamente sus ventajas e inconvenientes.

Cada método de ensayo de dureza tiene sus características y su campo de aplicación:

  • El ensayo de dureza Brinell es adecuado para diversos materiales, especialmente acero recocido, normalizado, templado y revenido, hierro fundido y metales no ferrosos.
  • El ensayo de dureza Rockwell es adecuado para una amplia gama de materiales, utilizando un indentador más pequeño para las mediciones.
  • El ensayo de dureza Vickers combina las ventajas de los ensayos Brinell y Rockwell, adecuado para materiales desde extremadamente blandos a extremadamente duros, y sus resultados pueden compararse.
  • El ensayo de dureza Knoop, como uno de los métodos de ensayo estáticos, es adecuado para diversos materiales, pero es necesario comprender mejor sus especificidades.
  • El durómetro Webster es especialmente adecuado para comprobar las propiedades mecánicas de perfiles de aleación de aluminio, pero también puede utilizarse con otros materiales.
  • El durómetro Barcol, como durómetro de indentación, ocupa un lugar en los ensayos de dureza de materiales.

Comparación de los métodos de ensayo de dureza

Cada método de ensayo de dureza tiene características únicas adecuadas para aplicaciones específicas.

Rangos de carga y tipos de indentación

  • Rockwell: Utiliza cargas menores y mayores con un cono de diamante o un indentador de bola de acero, adecuado para diversos materiales.
  • Brinell: Aplica cargas elevadas (500 kgf a 3000 kgf) con un indentador esférico, ideal para materiales grandes y de grano grueso.
  • Vickers: Utiliza un penetrador piramidal de diamante con una amplia gama de cargas (de 1 gf a 120 kgf), adecuado para mediciones precisas en todos los materiales.

Normas y referencias

  • Normas Rockwell: ASTM E18, ISO 6508.
  • Normas Brinell: ASTM E10, ISO 6506.
  • Normas Vickers: ASTM E384, ISO 6507.

Durómetros

  • Máquina de ensayo de dureza Micro Vickers

Serie HM:

Máquina de ensayo de dureza Micro Vickers

  • Máquina de ensayo de dureza Vickers
    Serie HV:
Máquina de ensayo de dureza Vickers

  • Máquina de ensayo de dureza Rockwell
    Serie HR:
Máquina de ensayo de dureza Rockwell

  • Durómetro Leeb portátil
    Serie HH:
Durómetro Leeb portátil

Preguntas frecuentes

A continuación encontrará respuestas a algunas preguntas frecuentes:

¿Para qué sirve la escala de dureza de Mohs?

La escala de dureza de Mohs se utiliza para medir la resistencia al rayado de los minerales. Desarrollada por Friedrich Mohs en 1812, es una escala ordinal cualitativa que ayuda a identificar y clasificar los minerales en función de su capacidad para rayarse unos a otros. Aunque se utiliza principalmente en geología y mineralogía, la escala de Mohs también tiene aplicaciones en la ciencia de los materiales para evaluar la durabilidad relativa y la resistencia a la abrasión de diversos materiales. Sin embargo, para medir con precisión la dureza de los metales, se prefieren ensayos más cuantitativos como los de dureza Vickers, Rockwell o Brinell.

¿Cómo funciona el ensayo de dureza Rockwell?

El ensayo de dureza Rockwell mide la dureza de los materiales determinando la profundidad de penetración de un penetrador bajo una carga grande en comparación con la penetración realizada por una carga preliminar. El ensayo comienza con la aplicación de una carga menor (normalmente 10 kgf), estableciendo una profundidad de referencia. A continuación, se aplica una carga mayor, que puede variar en función de la escala Rockwell específica que se utilice. Después de mantener esta carga durante un tiempo determinado, se retira, dejando la carga menor en su lugar. El valor de la dureza se calcula a partir de la diferencia en las mediciones de profundidad antes y después de aplicar la carga mayor. Este ensayo es ventajoso por su simplicidad, resultados rápidos, daño mínimo del material y lecturas directas de la dureza. Se utiliza ampliamente en el control de calidad y la selección de materiales en diversas industrias.

¿Cuáles son las diferencias entre los ensayos de dureza Brinell y Vickers?

Los ensayos de dureza Brinell y Vickers difieren principalmente en sus penetradores, procedimientos y aplicabilidad a los materiales. El ensayo Brinell utiliza un penetrador de bola de acero o carburo de tungsteno, normalmente de 1 a 10 mm de diámetro, y es más lento debido a la aplicación de una carga elevada, lo que lo hace adecuado para materiales con superficies gruesas o no homogéneas, pero menos preciso para materiales muy duros. Por el contrario, el ensayo Vickers emplea un penetrador piramidal de diamante con un ángulo de apertura de 136 grados, que proporciona mayor precisión y fiabilidad, y es más rápido, aunque requiere una superficie bien preparada. El ensayo Vickers es versátil y adecuado para una amplia gama de materiales, como chapas finas y aceros endurecidos, mientras que el ensayo Brinell es mejor para superficies rugosas y determinados metales, pero está limitado por la posible deformación del penetrador y el mayor tamaño de la penetración.

¿Cómo puede mejorarse la dureza de un metal mediante tratamiento térmico?

La mejora de la dureza del metal mediante tratamiento térmico implica varios procesos diseñados para alterar la microestructura del metal y mejorar sus propiedades mecánicas. Los métodos clave son:

  1. Enfriamiento: Consiste en calentar el metal a una temperatura elevada y, a continuación, enfriarlo rápidamente utilizando un medio como aceite, agua o salmuera. El temple aumenta la dureza al formar fases duras en el acero, como la martensita.
  2. Templado: Tras el temple, el revenido recalienta el metal a una temperatura más baja y luego lo enfría lentamente. Este proceso reduce la fragilidad al tiempo que mantiene una dureza significativa, equilibrando la tenacidad y la dureza.
  3. Endurecimiento por precipitación (envejecimiento): Utilizado para aleaciones específicas, este método consiste en calentar la aleación para disolver los elementos solubles, seguido de un enfriamiento rápido y posterior envejecimiento a una temperatura más baja. Así se forman precipitados en la microestructura que aumentan la dureza y la resistencia.
  4. Cementación: Esta técnica introduce una capa dura de carbono o nitrógeno en la superficie del metal mediante procesos como la carburación o la nitruración. Aumenta la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste, al tiempo que mantiene más duro el núcleo.
  5. Normalizando: Aunque no sirve principalmente para maximizar la dureza, el normalizado refina la estructura del grano calentando el metal por encima de su rango crítico y enfriándolo después con aire. Este proceso puede mejorar la resistencia y uniformidad del metal.

La aplicación de estos procesos de tratamiento térmico permite optimizar la dureza y otras propiedades mecánicas de los metales para diversas aplicaciones industriales.

¿Por qué es importante la dureza del metal en las aplicaciones industriales?

La dureza de los metales es crucial en las aplicaciones industriales porque influye directamente en el rendimiento, la durabilidad y la idoneidad de los materiales para diversos usos. Los metales más duros ofrecen mayor resistencia al desgaste, la abrasión y la deformación, lo que resulta esencial en entornos en los que los componentes están sometidos a cargas pesadas, fricción e impactos. Esto garantiza la longevidad y la integridad estructural de la maquinaria y las estructuras. Además, los ensayos de dureza ayudan en la selección de materiales y el control de calidad, verificando que los materiales cumplen normas y especificaciones concretas. Esto es especialmente importante para mantener la coherencia y la fiabilidad en los procesos de fabricación. En general, la dureza del metal es una propiedad fundamental que influye en la eficacia y la vida útil de los productos industriales.

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Shane
Autor

Shane

Fundador de MachineMFG

Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.

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