Dureza
Dureza : la propiedad de un material para resistir la introducción de un cuerpo más duro: un indentador .
Método para determinar la dureza restaurada .
La dureza se define como la relación entre la magnitud de la carga y el área superficial, el área de proyección o el volumen de indentación. Hay dureza superficial , de proyección y de volumen :
- dureza de la superficie : la relación entre la carga y el área de la superficie de la impresión;
- dureza de proyección : la relación entre la carga y el área de proyección de la impresión;
- dureza a granel : la relación entre la carga y el volumen de la impresión.
La dureza se mide en tres rangos: macro , micro , nano .
- El macrorango regula la carga en el penetrador de 2 N a 30 kN.
- El microrango (ver microdureza ) regula la carga sobre el penetrador a menos de 2 N y la profundidad de penetración del penetrador es superior a 0,2 micras .
- El nanorango regula solo la profundidad de penetración del penetrador, que debe ser inferior a 0,2 µm [1] . A menudo, la dureza en el rango nanométrico se denomina nanodureza . El valor de la nanodureza puede diferir significativamente de la microdureza para el mismo material [2] [3] .
La dureza medida depende principalmente de la carga aplicada al penetrador. Esta dependencia se denomina efecto de tamaño ( efecto de tamaño de sangría ). La naturaleza de la dependencia de la dureza de la carga está determinada por la forma del penetrador:
- para un indentador esférico - al aumentar la carga, aumenta la dureza - el efecto de tamaño de indentación inversa ;
- para un indentador en forma de pirámide de Vickers o Berkovich, al aumentar la carga, la dureza disminuye, un efecto directo o simplemente dimensional ( efecto de tamaño de indentación );
- para un penetrador esférico (como un cono para un probador de dureza Rockwell): al aumentar la carga, la dureza primero aumenta cuando se introduce la parte esférica del penetrador y luego comienza a disminuir (para la parte cónica del penetrador).
Métodos para medir la dureza
Los métodos para determinar la dureza según el método de aplicación de la carga se dividen en: 1) estáticos y 2) dinámicos (choque).
Hay varias escalas (métodos de medición) para medir la dureza:
- Método Brinell : la dureza se determina por el diámetro de la muesca dejada por una bola de carburo presionada en la superficie. La dureza se calcula como la relación entre la fuerza aplicada a la pelota y el área de la huella (además, el área de la huella se toma como el área de una parte de la esfera, y no como el área del círculo, ver dureza de Meyer ); la unidad de dureza según Brinell es MPa (kgf/mm²). La dureza determinada por este método se denomina HBW, donde H es dureza (del inglés - "dureza"), B es Brinell, W es el material del indentador, luego se indican el diámetro del indentador, la carga y el tiempo de retención. Las bolas de acero ya no se usan como indentadores para el método Brinell.
- Método Rockwell : la dureza se determina por la profundidad relativa de la indentación de una bola de acero, carburo o cono de diamante en la superficie del material que se está probando. La dureza determinada por este método es adimensional y se denomina HRA, HRB, HRC, etc.; la dureza se calcula mediante la fórmula HR = 100 (130) - h / e , donde h es la profundidad de indentación relativa de la punta después de retirar la carga principal, y e es un coeficiente igual a 0,002 mm para el método Rockwell y 0,001 mm para el método súper Rockwell. Por lo tanto, la dureza Rockwell máxima en las escalas A y C es de 100 unidades, y en la escala B, 130 unidades. Hay 54 escalas de dureza Rockwell en total.
- Método Vickers : la dureza está determinada por el área de la huella dejada por una pirámide de diamante tetraédrica presionada en la superficie. La dureza se calcula como la relación entre la carga aplicada a la pirámide y el área de la superficie de la huella (además, el área de la superficie de la huella se toma como el área de una parte de una pirámide geométricamente regular, y no como el área de superficie de la impresión real); dimensionalidad de las unidades de dureza Vickers kgf/mm² . La dureza determinada por este método se denomina HV con la indicación obligatoria de la carga y el tiempo de exposición.
- Métodos de orilla:
- Dureza Shore (método de indentación) : la dureza está determinada por la profundidad de penetración en el material de una aguja de acero endurecido especial ( indentador ) bajo la acción de un resorte calibrado [4] . En este método, el instrumento de medición se denomina durómetro . Normalmente, el método Shore se utiliza para determinar la dureza de materiales de bajo módulo ( polímeros ). El método Shore, descrito por la norma ASTM D2240, especifica 12 escalas de medición. Las opciones más utilizadas son A (para materiales blandos) o D (para materiales más duros). La dureza determinada por este método está indicada por la letra de la escala utilizada, escrita después del número con una indicación explícita del método.
- Durómetros y escalas Asker : según el principio de medición, corresponde al método de indentación (según Shore). Firma y nacional Modificación japonesa del método. Se utiliza para materiales blandos y elásticos. Se diferencia del método clásico de Shore en algunos parámetros del dispositivo de medición, marcas de escalas e indentadores .
- La dureza Shore (método de rebote) es un método para determinar la dureza de materiales muy duros (módulo alto), principalmente metales, por la altura a la que rebota un percutor especial después del impacto (la parte principal del escleroscopio , un dispositivo de medición para este método), cayendo desde cierta altura [5] . La dureza según este método de Shore se estima en unidades convencionales proporcionales a la altura del rebote del percutor. Las escalas principales C y D. Se designa como HSx , donde H es Dureza , S es Shore y x es una letra latina que indica el tipo de escala utilizada en la medición [6] [7] .
- El método Kuznetsov-Herbert-Rehbinder : la dureza está determinada por el tiempo de caída de las oscilaciones del péndulo, cuyo soporte es el metal en estudio;
- Método Poldi (impresión de doble bola): la dureza se evalúa en comparación con la dureza del estándar, la prueba se realiza mediante la indentación de impacto de una bola de acero simultáneamente en la muestra y el estándar (ver ilustración);
- La escala de Mohs está determinada por cuál de los diez minerales estándar raya el material de prueba y cuál de los diez minerales estándar es rayado por el material de prueba.
- El método Buchholz es un método para determinar la dureza utilizando un "dispositivo Buchholz". Diseñado para probar la dureza (dureza Buchholz) de recubrimientos de pintura polimérica al indentar el "indentador Buchholz". El método está regulado por las normas ISO 2815, DIN 53153, GOST 22233 [8] [9] .
- La prueba de dureza de Jank es un método para determinar la dureza de la madera al indentar una bola de acero.
Los métodos de medición de dureza se dividen en dos categorías principales: métodos de dureza estática y métodos de dureza dinámica.
Para la determinación instrumental de la dureza se utilizan dispositivos denominados durómetros . Los métodos para determinar la dureza, según el grado de impacto en el objeto, pueden referirse tanto a métodos no destructivos como destructivos.
Los métodos existentes para determinar la dureza no reflejan completamente ninguna propiedad fundamental específica de los materiales, por lo que no existe una relación directa entre las diferentes escalas y métodos, pero existen tablas aproximadas que relacionan las escalas de métodos individuales para ciertos grupos y categorías de materiales. Estas tablas se construyen solo sobre la base de los resultados de las pruebas experimentales y no existen teorías que permitan que el método de cálculo se mueva de un método de determinación de la dureza a otro.
Se selecciona un método específico para determinar la dureza en función de las propiedades del material, las tareas de medición, las condiciones para su implementación, el equipo disponible, etc.
En el CIS, no todas las escalas de dureza están estandarizadas.
Documentos normativos
- GOST 8.062-85 “Sistema estatal para garantizar la uniformidad de las mediciones. Norma especial estatal y esquema de verificación estatal para instrumentos de medición de dureza según escalas Brinell"
- GET 33-85 "Estándar especial estatal de unidades de dureza según escalas Brinell"
- GOST 24621-91 ( ISO 868-85) "Determinación de la dureza de indentación utilizando un durómetro (dureza Shore)".
- GOST 263-75 “Goma. Método de prueba de dureza Shore A.
- GOST 23273-78 “Metales y aleaciones. Medida de dureza por el método de rebote elástico del percutor (según Shore).
- ISO 2815 "Pinturas y barnices - Prueba de indentación de Buchholz".
- DIN 53153 Dureza Buchholz.
- ISO 14577 Materiales Metálicos. Ensayo de indentación instrumentado para parámetros de dureza y materiales. Parte 1: Método de prueba.
Véase también
Notas
- ↑ ISO 14577 Materiales Metálicos. Ensayo de indentación instrumentado para parámetros de dureza y materiales. Parte 1: Método de prueba.
- ↑ Moshchenok VI Nanoindentación y nanodureza de materiales // Transporte de automóviles. 2008. V. 22. S. 151-154.
- ↑ Nanodureza . Fecha de acceso: 6 de diciembre de 2010. Archivado desde el original el 25 de noviembre de 2010.
- ↑ GOST 24621-91 (ISO 868-85) Determinación de la dureza de indentación usando un durómetro (dureza Shore).
- ↑ GOST 23273-78 Metales y aleaciones. Medida de dureza por el método de rebote elástico del percutor (según Shore).
- ↑ Enciclopedia soviética ucraniana , Volumen 12, Kiev, 1985
- ↑ Nuevo Diccionario Politécnico, Moscú, Editorial Científica "Gran Enciclopedia Rusa", Moscú, 2000
- ↑ GOST 22233, Sección 7. Métodos de control, cláusula 7.16
- ↑ "Experto". Control de calidad de los revestimientos de pintura.
Enlaces
- Sobre la dureza de los minerales.
- Tabla comparativa de durezas en diferentes escalas. (Nota: en la tabla, la escala Shore corresponde al método de rebote).
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