Comprender la dureza de un material.

La capacidad de un material para tolerar la deformación permanente localizada, como la indentación, se caracteriza por su dureza. El corte, la abrasión, la penetración y el rayado pueden hacer que los materiales se distorsionen, por lo que la dureza también se puede usar para definir la resistencia a la deformación de un material.

La resistencia de una sustancia a la deformación permanente localizada se mide por su dureza. La deformación plástica es otro término para la distorsión permanente. Mientras que la deformación elástica ocurre cuando un material cambia de forma únicamente cuando se aplica una fuerza, la deformación plástica ocurre cuando una sustancia no vuelve a su forma original.

En este artículo, se discutirán las siguientes preguntas:

• ¿Qué es la dureza de un material?
• ¿Cuáles son los tipos de dureza?

¡Vamos a sumergirnos!

¿Qué es la dureza de un material?

La dureza es un método utilizado para determinar qué tan resistente es un material a la deformación plástica localizada causada por la indentación mecánica o la abrasión. La dureza varía según los materiales; por ejemplo, los metales duros como el titanio y el berilio son más duros que los metales blandos como el sodio y el estaño metálico, así como la madera y los polímeros ordinarios.

Las conexiones intermoleculares fuertes describen la dureza macroscópica, pero el comportamiento de los materiales sólidos bajo la fuerza es complejo, por lo tanto, la dureza por rayado, la dureza por indentación y la dureza por rebote son métricas diferentes de dureza. La ductilidad, la rigidez elástica, la plasticidad, la deformación, la resistencia, la tenacidad, la viscoelasticidad y la viscosidad son factores que influyen en la dureza. La cerámica, el hormigón, ciertos metales y los materiales ultraduros son ejemplos de materia dura, que se puede comparar con la materia blanda.

Algunos materiales tienen una alta dureza natural. El tungsteno, por ejemplo, es un metal muy duro que se utiliza como elemento de aleación en aceros para herramientas. Esto asegura que este grupo de aceros pueda soportar el desgaste incluso cuando se corta a altas temperaturas. El tungsteno se incluye con frecuencia en el carburo cementado, que se usa comúnmente en fresas. Estas brocas intercambiables para herramientas de corte prolongan significativamente la vida útil de las herramientas de corte.

Por otro lado, otros materiales, como los metales, son blandos hasta el punto de ser inutilizables en una variedad de aplicaciones. Debido a que el oro puro es tan delicado, rayarlo o doblarlo requiere poco esfuerzo. Para mejorar su dureza hay que añadir otros metales como plata, cobre y aluminio.

Con algunos materiales, se puede usar el tratamiento térmico para aumentar la dureza de la superficie mientras se conservan las demás propiedades del metal. Esta es una operación común para los ejes de las máquinas para garantizar una vida útil más larga. Al desarrollar un concepto de diseño de producto, un ingeniero también debe considerar la relación de dureza. En un ajuste de cojinete y eje, por ejemplo, el cojinete debe ser más blando ya que es más fácil de reemplazar. Con el movimiento frecuente, una parte debe desgastarse y el ingeniero tiene la última palabra.

¿Cuáles son los tipos de dureza?

La capacidad de un material para resistir la deformación se prueba mediante una prueba estándar que mide la resistencia de la superficie a la indentación. La forma o tipo de muesca, el tamaño y la cantidad de carga aplicada son las pruebas de dureza más frecuentes.

El rayado, la muesca y el rebote son los tres tipos básicos de pruebas de dureza. Existen escalas de medición individuales dentro de cada una de estas clases de medición. Las tablas de conversión se utilizan para convertir de una escala a otra con fines prácticos. Los siguientes son los distintos tipos de dureza:

• Dureza al rayado
• Dureza de indentación
• Dureza de rebote

Dureza al rayado

Los tipos de dureza al rayado se refieren a la resistencia de una muestra a la fractura o a la deformación plástica persistente como resultado de la fricción de un elemento afilado. Un objeto hecho de una sustancia más dura raspará un objeto hecho de un material más blando, según el principio.

La dureza al rayado se refiere a la fuerza requerida para cortar la película hasta el sustrato mientras se prueban los recubrimientos. La escala de Mohs, que se emplea en mineralogía, es la prueba más frecuente. El esclerómetro es una herramienta que se puede utilizar para realizar esta medición.

El probador de dureza de bolsillo es otra herramienta que se usa para hacer pruebas similares. Un brazo de escala con marcas graduadas está acoplado a un carro de cuatro ruedas en este dispositivo. Un instrumento de rascado con un borde afilado se fija a la superficie de prueba en un ángulo predefinido. Para usarlo, coloque el peso de masa conocido en el brazo de la báscula en una de las marcas graduadas, luego pase la herramienta por la superficie de prueba. Sin el uso de maquinaria costosa, se puede ejercer una presión conocida utilizando el peso y las marcas.

Dureza de indentación

La resistencia de una muestra a la deformación del material provocada por una carga de compresión constante de un elemento afilado se mide por la dureza de indentación. Las pruebas de dureza por indentación se emplean más comúnmente en ingeniería y metalurgia. Las pruebas se basan en el principio de determinar las dimensiones críticas de una indentación creada por un indentador especialmente dimensionado y cargado. Rockwell, Vickers, Shore y Brinell son algunas de las escalas de dureza de indentación más comunes.

Dureza de rebote

La altura del "rebote" de un martillo con punta de diamante que se deja caer desde una altura fija sobre un material se mide por la dureza de rebote, también conocida como dureza dinámica. La elasticidad está ligada a este tipo de dureza. Un estereoscopio es un aparato que se utiliza para tomar esta medida.

La prueba de dureza de rebote de Leeb y la escala de dureza de Bennett son dos escalas que cuantifican la dureza de rebote.

Al medir la frecuencia de una varilla oscilante, el enfoque de impedancia de contacto ultrasónico (UCI) evalúa la dureza. Un eje de metal con un elemento vibratorio y un diamante en forma de pirámide unido a un extremo forma la varilla.

En resumen

La dureza del material es un aspecto muy importante a tener en cuenta al diseñar un proyecto de ingeniería. Esto es lo que determina la fiabilidad y funcionalidad del proyecto. En otras palabras, la dureza del material es un factor clave en el diseño de ingeniería. Eso es todo por este breve artículo sobre la dureza del material.

Espero que aprenda mucho de la lectura, si es así, tenga la amabilidad de compartir con los demás. Gracias por leer, ¡nos vemos!