La capacidad de un material metálico para resistir la penetración de objetos duros en su superficie se denomina dureza. Según los diferentes métodos de ensayo y su ámbito de aplicación, la dureza se puede dividir en dureza Brinell, dureza Rockwell, dureza Vickers, dureza Shore, microdureza y dureza a alta temperatura. Existen tres durezas comúnmente utilizadas para tuberías: Brinell, Rockwell y Vickers.
A. Dureza Brinell (HB)
Utilice una bola de acero o de carburo de un diámetro determinado para presionar la superficie de la muestra con la fuerza de prueba especificada (F). Transcurrido el tiempo de retención especificado, retire la fuerza de prueba y mida el diámetro de la indentación (L) en la superficie de la muestra. La dureza Brinell es el cociente que se obtiene dividiendo la fuerza de prueba entre el área superficial de la esfera indentada. Expresada en HBS (bola de acero), la unidad es N/mm² (MPa).
La fórmula de cálculo es:
En la fórmula: F–la fuerza de prueba presionada en la superficie de la muestra de metal, N;
D–Diámetro de la bola de acero para prueba, mm;
d–diámetro medio de la sangría, mm.
La medición de la dureza Brinell es más precisa y fiable, pero generalmente la dureza Brinell solo es adecuada para materiales metálicos inferiores a 450 N/mm² (MPa) y no es adecuada para aceros más duros ni placas más delgadas. Entre las normas para tuberías de acero, la dureza Brinell es la más utilizada. El diámetro de indentación d se utiliza a menudo para expresar la dureza del material, lo cual resulta intuitivo y práctico.
Ejemplo: 120HBS10/1000130: Significa que el valor de dureza Brinell medido utilizando una bola de acero de 10 mm de diámetro bajo la fuerza de prueba de 1000 kgf (9,807 KN) durante 30 s (segundos) es 120 N/mm2 (MPa).
B. Dureza Rockwell (HR)
La prueba de dureza Rockwell, al igual que la prueba de dureza Brinell, es un método de prueba de indentación. La diferencia es que mide la profundidad de la indentación. Es decir, bajo la acción secuencial de la fuerza de prueba inicial (Fo) y la fuerza de prueba total (F), el penetrador (cono o bola de acero del molino de acero) se presiona en la superficie de la muestra. Después del tiempo de retención especificado, se retira la fuerza principal. Fuerza de prueba, utilice el incremento de profundidad de indentación residual medido (e) para calcular el valor de dureza. Su valor es un número anónimo, representado por el símbolo HR, y las escalas utilizadas incluyen 9 escalas, incluyendo A, B, C, D, E, F, G, H y K. Entre ellas, las escalas comúnmente utilizadas para las pruebas de dureza del acero son generalmente A, B y C, a saber, HRA, HRB y HRC.
El valor de dureza se calcula utilizando la siguiente fórmula:
Al probar con las escalas A y C, FC = 100-e
Al probar con la escala B, FC=130-e
En la fórmula, e (el incremento de la profundidad de la indentación residual) se expresa en la unidad especificada de 0,002 mm. Es decir, cuando el desplazamiento axial del penetrador es de una unidad (0,002 mm), equivale a un cambio en la dureza Rockwell de un número. Cuanto mayor sea el valor de e, menor será la dureza del metal, y viceversa.
El ámbito de aplicación de las tres escalas anteriores es el siguiente:
HRA (penetrador de cono de diamante) 20-88
HRC (penetrador de cono de diamante) 20-70
HRB (penetrador de bola de acero de 1,588 mm de diámetro) 20-100
La prueba de dureza Rockwell es un método ampliamente utilizado en la actualidad, y entre ellos, la HRC se utiliza en las normas de tuberías de acero, superada solo por la dureza Brinell HB. La dureza Rockwell permite medir materiales metálicos desde extremadamente blandos hasta extremadamente duros. Compensa las deficiencias del método Brinell: es más simple y el valor de dureza se puede leer directamente en el dial del medidor de dureza. Sin embargo, debido a su pequeña indentación, el valor de dureza no es tan preciso como el método Brinell.
C. Dureza Vickers (HV)
La prueba de dureza Vickers también es un método de prueba de indentación. Se presiona un penetrador de diamante piramidal cuadrado con un ángulo de 1360° entre superficies opuestas contra la superficie de prueba aplicando una fuerza de prueba seleccionada (F) y se retira tras el tiempo de retención especificado. Fuerza: mida la longitud de las dos diagonales de la indentación.
El valor de dureza Vickers es el cociente entre la fuerza de ensayo y la superficie de indentación. Su fórmula de cálculo es:
En la fórmula: HV–símbolo de dureza Vickers, N/mm2 (MPa);
F–fuerza de prueba, N;
d–la media aritmética de las dos diagonales de la sangría, mm.
La fuerza de prueba F utilizada en la dureza Vickers es de 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) kgf (N) y otros seis niveles. El rango de medición de dureza es de 5 a 1000 HV.
Ejemplo de método de expresión: 640HV30/20 significa que el valor de dureza Vickers medido con una fuerza de prueba de 30Hgf (294,2N) durante 20S (segundos) es 640N/mm2 (MPa).
El método de dureza Vickers permite determinar la dureza de materiales metálicos muy delgados y capas superficiales. Presenta las principales ventajas de los métodos Brinell y Rockwell y supera sus deficiencias básicas, pero no es tan simple como el método Rockwell. El método Vickers rara vez se utiliza en las normas para tuberías de acero.
Hora de publicación: 03-abr-2024