¿Alguna vez se ha preguntado cómo se mide con tanta precisión la dureza del acero inoxidable? Este artículo explora el fascinante mundo de los ensayos de dureza del acero inoxidable. Conocerá los diferentes métodos utilizados, incluidos los ensayos Brinell, Rockwell y Vickers, y descubrirá por qué los ensayos de dureza se están convirtiendo en el método preferido frente a los ensayos de tracción tradicionales. Prepárese para descubrir los secretos de la durabilidad del acero inoxidable.
(Norma nacional, Estados Unidos, Japón)
Los productos de acero inoxidable pueden clasificarse según su forma de suministro en chapas, flejes, tubos, varillas, alambres, etc. de acero inoxidable.
Si se clasifican según su estructura metalográfica, pueden dividirse en los cinco tipos siguientes: acero inoxidable austenítico, acero inoxidable ferrítico, acero inoxidable austenítico-ferrítico, acero inoxidable martensítico y acero inoxidable endurecido por precipitación.
Diversos materiales de acero inoxidable se suministran en diferentes estados de tratamiento térmico, tales como recocidotemplado, revenido, tratamiento por disolución, temple o revenido.
El ensayo de dureza consiste en presionar lentamente un indentador duro en la superficie de una muestra en condiciones específicas y, a continuación, medir la profundidad o el tamaño de la indentación para determinar la dureza del material.
Es el método más sencillo, rápido y fácil de aplicar en los ensayos de propiedades mecánicas de materiales.
El ensayo de dureza no es destructivo y existe una relación de conversión aproximada entre los valores de dureza y los de resistencia a la tracción.
Debido a la inconveniencia de los ensayos de tracción y a la facilidad de convertir la dureza en resistencia, cada vez se comprueba más la dureza del material y con menos frecuencia su resistencia.
Especialmente con el progreso continuo y la innovación en la tecnología de pruebas de dureza, algunos materiales que no podían ser directamente probados para la dureza en el pasado, tales como tubos de acero inoxidable, alambre de acero inoxidable, placas de acero inoxidable extremadamente delgadas, y tiras de acero inoxidable, ahora pueden ser directamente probados para la dureza.
Por lo tanto, existe una tendencia a que los ensayos de dureza sustituyan gradualmente a los de tracción.
En las normas de acero inoxidable se suelen estipular tres métodos de ensayo de dureza, Brinell, Rockwell y Vickers, que miden los valores de dureza HB, HRB (o HRC) y HV, respectivamente.
Se especifica que sólo es necesario medir uno de los tres valores de dureza para el acero inoxidable dureza del acero pruebas.
En la material metálico una característica destacada en lo que respecta a los ensayos de dureza es la preferencia por el ensayo de dureza Rockwell, complementado por el ensayo de dureza Brinell, y rara vez se utiliza el ensayo de dureza Vickers.
La opinión estadounidense es que el ensayo de dureza Vickers debe utilizarse principalmente para la investigación de metales y el ensayo de piezas delgadas y pequeñas.
Tanto las normas chinas como las japonesas utilizan simultáneamente tres pruebas de dureza. Los usuarios pueden elegir uno de estos ensayos en función del grosor y el estado del material, así como de las circunstancias individuales, para probar los materiales de acero inoxidable.
Las normas japonesas de acero inoxidable relativas a los ensayos de tracción y de dureza coinciden estrechamente con las normas chinas correspondientes, tanto en la metodología como en los valores numéricos, lo que indica que las normas chinas se han visto influidas por las japonesas.
El durómetro Rockwell es un instrumento excepcionalmente adecuado para dureza del acero inoxidable pruebas.
Su sencillez y facilidad de uso la convierten en una herramienta eficaz que no requiere un inspector profesional y que puede leer directamente los valores de dureza, lo que la hace muy adecuada para su uso en fábrica.
El durómetro Rockwell se utiliza normalmente para comprobar la dureza del acero inoxidable, y las normas suelen especificar únicamente las escalas HRC y HRB.
Para los materiales de acero inoxidable recocido, cada tipo de grado de acero inoxidable debe tener un valor de dureza que no supere un determinado valor HRB, normalmente entre 88 y 96 HRB.
Para templado y revenido acero inoxidable martensítico, el valor de dureza de cada grado no debe ser inferior a un determinado valor HRC, normalmente dentro de la gama de 32-46 HRC.
Aunque en las normas del acero inoxidable sólo se especifican las escalas HRB y HRC del durómetro Rockwell, el durómetro Rockwell de superficie también puede utilizarse eficazmente para probar el acero inoxidable.
Su principio es idéntico al del durómetro Rockwell, pero ejerce una fuerza menor. Sus valores de dureza pueden convertirse cómodamente en HRB, HRC, Brinell dureza HBo dureza Vickers HV.
Las tablas de conversión se pueden encontrar en el sitio web de nuestra empresa, extraídas de la norma americana ASTM o de la norma internacional ISO.
El durómetro Rockwell de superficie es especialmente práctico para comprobar tubos de acero inoxidable de paredes finas, chapas finas de acero inoxidable, tiras finas de acero inoxidable y alambres finos de acero inoxidable.
Especialmente, el último desarrollo de nuestra empresa, el durómetro Rockwell de superficie portátil y el durómetro Rockwell de tuberías, pueden realizar ensayos de dureza rápidos y precisos en placas y tiras de acero inoxidable tan finas como 0,05 mm y tuberías de acero inoxidable tan delgadas como 4,8 mm, resolviendo problemas que antes eran difíciles de superar a nivel nacional.
Las chapas de acero inoxidable, tanto las laminadas en caliente como las laminadas en frío, requieren ensayos de dureza precisos para garantizar su calidad y rendimiento. El método de ensayo y la escala empleada dependen del grosor del material y del estado de procesamiento.
Para chapas o bandas de acero inoxidable de más de 1,2 mm de espesor, el método preferido es el ensayo de dureza Rockwell. Este ensayo utiliza la escala HRB (con un penetrador de bola de acero de 1/16 pulgadas) para los grados más blandos o la escala HRC (con un penetrador de cono de diamante) para los grados más duros. El ensayo Rockwell ofrece resultados rápidos con una preparación mínima de la superficie, por lo que es ideal para entornos de producción.
Cuando se trata de materiales más finos, entre 0,2 mm y 1,2 mm, se emplea un durómetro Rockwell de superficie. Este equipo especializado utiliza la escala HRT (con un penetrador de bola de acero de 1/16 pulgadas) o la escala HRN (con un penetrador de bola de acero de 1/8 pulgadas), en función del rango de dureza del material. Estas escalas están diseñadas específicamente para proporcionar lecturas precisas en muestras más delgadas sin influencia del soporte subyacente.
Para placas o tiras ultrafinas de acero inoxidable inferiores a 0,2 mm, la escala HR30TM se utiliza con un durómetro Rockwell de superficie equipado con un indentador de diamante. Este método garantiza mediciones precisas en materiales extremadamente finos aplicando una fuerza de ensayo menor y utilizando un penetrador más sensible, evitando así que el soporte subyacente afecte a los resultados.
Alternativamente, para placas y tiras de acero inoxidable recocido de entre 0,3 mm y 13 mm de espesor, el ensayo de dureza Vickers presenta una opción viable. Este método emplea un penetrador piramidal de diamante y ofrece una resolución excelente en una amplia gama de valores de dureza. El ensayo Vickers es especialmente ventajoso para materiales recocidos debido a su capacidad para medir con precisión estructuras más blandas sin una indentación excesiva.
El durómetro Vickers destaca por su rapidez y sencillez de manejo, lo que lo hace muy adecuado para un control de calidad eficaz en entornos de producción, especialmente para materiales de acero inoxidable recocido. Su versatilidad permite realizar ensayos de macrodureza y microdureza, en función de la carga aplicada, lo que proporciona una caracterización completa del material.
Para garantizar unos resultados fiables, es fundamental cumplir las normas pertinentes, como la ASTM E18 para los ensayos Rockwell y la ASTM E92 para los ensayos Vickers, teniendo en cuenta factores como los requisitos de espesor mínimo, la preparación de la superficie y la calibración adecuada del equipo de ensayo.
El ensayo de dureza es una medida fundamental de control de calidad de los tubos de acero inoxidable, tanto soldados como estirados en frío. La metodología de ensayo varía en función de las dimensiones del tubo y las condiciones de procesamiento para garantizar resultados precisos.
Para los tubos con un diámetro interior superior a 30 mm y un grosor de pared superior a 1,2 mm, se emplea el ensayo de dureza Rockwell estándar. Este método utiliza la escala HRB (para aceros inoxidables más blandos) o la escala HRC (para grados más duros), y proporciona una evaluación completa de la resistencia del material a la indentación.
Cuando se trata de tubos de pared delgada (espesor de pared <1,2 mm) que siguen manteniendo un diámetro interior superior a 30 mm, el método preferido es el ensayo de dureza Rockwell superficial. Este método, que utiliza escalas HRT o HRN, está diseñado específicamente para materiales finos y ofrece mediciones precisas sin comprometer la integridad estructural del tubo.
Para tuberías de menor diámetro (4,8 mm < DI < 30 mm), se utiliza un durómetro Rockwell especializado para tuberías. Este equipo, que suele emplear la escala HR15T, está diseñado para adaptarse a las superficies curvas de las tuberías más pequeñas, lo que garantiza lecturas precisas a pesar de la difícil geometría.
En los casos en los que el diámetro interior del tubo supera los 26 mm, es posible realizar pruebas de dureza de la pared interior. Para ello se pueden utilizar durómetros Rockwell estándar o superficiales, en función del grosor de la pared. Esta capacidad es especialmente valiosa para evaluar la uniformidad de la dureza en toda la sección transversal del tubo, que puede ser indicativa de la eficacia del tratamiento térmico o de posibles variaciones microestructurales.
Los tubos de acero inoxidable recocido presentan un caso único. Para tubos con un diámetro interior superior a 6,0 mm y un grosor de pared inferior a 13 mm, el durómetro Webster W-B75 ofrece una solución eficaz. Este instrumento portátil proporciona pruebas rápidas y no destructivas, por lo que resulta ideal para comprobaciones de calidad in situ o entornos de producción de gran volumen. La capacidad del durómetro Webster para calificar rápidamente tubos recocidos es especialmente valiosa, ya que puede detectar cualquier inconsistencia en el proceso de recocido que pueda afectar a la conformabilidad o la resistencia a la corrosión del tubo.
Es importante señalar que, aunque estos métodos de ensayo proporcionan datos valiosos, deben complementarse con otras medidas de aseguramiento de la calidad, como el análisis microestructural, los ensayos de corrosión y las evaluaciones de las propiedades mecánicas, para garantizar una caracterización completa de los tubos de acero inoxidable para las aplicaciones previstas.
Para barras de acero inoxidable con diámetros de hasta 50 mm, el ensayo de dureza Rockwell es el método preferido para determinar la dureza superficial. La escala Rockwell B (HRB) se utiliza normalmente para aceros inoxidables austeníticos y ferríticos, mientras que la escala Rockwell C (HRC) es más adecuada para grados martensíticos o aceros inoxidables austeníticos muy trabajados en frío.
El procedimiento de ensayo consiste en aplicar una carga menor seguida de una carga mayor y, a continuación, medir la profundidad de la indentación. Para el HRB, se utiliza un penetrador de bola de acero de 1/16 pulgadas de diámetro con una carga mayor de 100 kgf. Para HRC, se emplea un penetrador cónico de diamante con una carga mayor de 150 kgf. El valor de dureza resultante se calcula automáticamente y se muestra en los modernos medidores Rockwell.
Es fundamental asegurarse de que la superficie del alambrón esté bien preparada: limpia, lisa y sin capas de óxido ni descarburación. Para obtener resultados precisos, deben tomarse varias mediciones en distintos puntos de la longitud y la circunferencia de la varilla, y registrar el valor medio. La norma ASTM E18 proporciona directrices detalladas para el ensayo de dureza Rockwell de materiales metálicos, incluidos los requisitos específicos para varillas de acero inoxidable.
Para varillas de más de 50 mm de diámetro, pueden ser necesarios métodos alternativos, como durómetros portátiles o seccionamiento para ensayos estándar en banco. En los casos en que se requiera un ensayo no destructivo para varillas de mayor diámetro, el ensayo de dureza por ultrasonidos puede considerarse una opción viable.
Para el alambre de acero inoxidable con un diámetro superior a 2,0 mm, se suele emplear un durómetro Rockwell superficial para medir la dureza HRT (Rockwell 30T) o HRN (Rockwell 30N). Este método de ensayo no destructivo es especialmente adecuado para materiales finos y proporciona resultados rápidos y precisos sin una preparación significativa de la superficie.
La escala HRT utiliza un penetrador de bola de acero de 1/16 pulgadas de diámetro con una carga de 30 kg, mientras que la escala HRN utiliza un penetrador de bola de acero de 1/8 pulgadas de diámetro con la misma carga. La elección entre HRT y HRN depende del rango de dureza previsto del alambre y del estado de la superficie. La HRT suele preferirse para materiales ligeramente más blandos, mientras que la HRN es más adecuada para grados de acero inoxidable más duros.
En el caso de alambres con diámetros comprendidos entre 2,0 mm y 6,0 mm, deben realizarse varias mediciones en distintos puntos de la circunferencia del alambre para garantizar resultados representativos. Para diámetros superiores a 6,0 mm, los efectos de la curvatura de la superficie son insignificantes, lo que permite procedimientos de ensayo más sencillos.
Es importante señalar que para alambres de diámetro inferior a 2,0 mm, los métodos alternativos de ensayo de microdureza, como Vickers o Knoop, pueden ser más apropiados para obtener mediciones de dureza precisas y fiables.
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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