¿Para qué sirve una prueba de dureza?

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La prueba de dureza es una herramienta útil que permite evaluar las propiedades de un material, tales como solidez, ductilidad y resistencia al desgaste. También ayuda a determinar si un material o el tratamiento de un material es adecuado para el propósito deseado.

El ensayo de dureza se define como "una evaluación que permite determinar la resistencia de un material a la deformación permanente mediante la penetración de otro material más duro".No obstante, la dureza no es una propiedad fundamental de un material. Sin embargo, cuando se extraen conclusiones de un ensayo de dureza, siempre se debe evaluar el valor cuantitativo en relación con:

• La carga aplicada en el penetrador
• Un perfil de tiempo de carga específico y una duración de carga específica
• Una geometría de penetrador específica

¿Cómo se realizan las pruebas de dureza?

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Por lo general, un ensayo de dureza consiste en presionar un objeto (penetrador) con unas medidas y una carga concretos sobre la superficie del material a evaluar. La dureza se determina al medir la profundidad de penetración del penetrador o bien midiendo el tamaño de la impresión dejada por el penetrador.

• Las pruebas de dureza que miden la profundidad de penetración de dicho objeto, son: Rockwell, ensayo de penetración instrumentado, y dureza de penetración de bola
• Los ensayos de dureza que miden el tamaño de la impresión dejada por el penetrador son: Vickers, Knoop y Brinell

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¿Cómo seleccionar el método de dureza adecuado?

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El ensayo de dureza elegido debería basarse en la microestructura, por ejemplo: la homogeneidad del material que evalúe, así como el tipo de material, el tamaño de la pieza y su estado.

En todos los ensayos de dureza, el material bajo la penetración debería ser representativo de la totalidad de la microestructura (salvo que la tarea sea estudiar los diferentes componentes presentes en la microestructura). Por consiguiente, si una microestructura es muy tosca y heterogénea, se necesitará una impresión mayor que para un material homogéneo. 

Existen cuatro ensayos de dureza a destacar, cada uno con sus respectivas ventajas y requisitos. Existen diferentes estándares para estos ensayos, que explican los procedimientos y la aplicación del ensayo de dureza en detalle.

Al seleccionar un método de ensayo de dureza, es importante considerar lo siguiente:

• El tipo de material que se someterá a la prueba
• Si es necesario cumplir alguna normativa concreta
• La dureza aproximada del material
• La homogeneidad/heterogeneidad del material
• El tamaño de la pieza
• Si se necesita montaje
• La cantidad de muestras que se someterá a un ensayo
• La precisión necesaria del resultado

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¿Cuáles son los métodos de dureza más comunes?

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Los métodos más comunes son: Rockwell, Vickers, Brinell y Knoop. 

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Rockwell es un ensayo de dureza rápido desarrollado para el control de producción, que cuenta con una lectura directa de los resultados y se utiliza principalmente con materiales metálicos. La dureza Rockwell (HR) se calcula midiendo la profundidad de la penetración después de haber forzado un penetrador en un material de muestra conforme a una carga concreta.

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Vickers es un ensayo de dureza para todos los materiales sólidos, incluyendo los materiales metálicos. La dureza Vickers (HV) se calcula midiendo las longitudes diagonales causadas por una penetración realizada al introducir un penetrador piramidal de diamante con una carga concreta en un material de muestra. El tamaño de las diagonales de la penetración se lee ópticamente a fin de determinar la dureza usando una tabla o fórmula.

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La dureza Knoop (HK) es una alternativa a los ensayos Vickers dentro del rango de evaluación de microdureza. Se utiliza básicamente para superar las fracturas en los materiales quebradizos, y para facilitar los ensayos de dureza en las capas finas. El penetrador es un diamante piramidal asimétrico, y la indentación se calcula midiendo ópticamente la longitud de la diagonal larga.

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El ensayo de dureza Brinell se utiliza para muestras de mayor tamaño con una estructura de grano grande o irregular. La penetración del ensayo de dureza Brinell (HBW) deja una impresión relativamente grande al utilizar la bola de carburo de tungsteno. El tamaño de la penetración se lee ópticamente.

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En conclusión, las pruebas de dureza en los materiales aportan información fundamental sobre propiedades como la fuerza, la ductilidad o la resistencia al desgaste. Esto permite que actúen como un mecanismo de control de la calidad en los procesos de producción.