La capacidad de un material metálico para resistir la penetración de objetos duros en la superficie se llama dureza. Según los diferentes métodos de prueba y el alcance de la aplicación, la dureza se puede dividir en dureza Brinell, dureza Rockwell, dureza Vickers, dureza Shore, microdureza y dureza a alta temperatura. Hay tres durezas comúnmente utilizadas para tuberías: dureza Brinell, Rockwell y Vickers.
A. Dureza Brinell (HB)
Utilice una bola de acero o una bola de carburo de cierto diámetro para presionar la superficie de la muestra con la fuerza de prueba especificada (F). Después del tiempo de retención especificado, elimine la fuerza de prueba y mida el diámetro de la indentación (L) en la superficie de la muestra. El valor de dureza Brinell es el cociente obtenido al dividir la fuerza de prueba por el área de la superficie de la esfera indentada. Expresado 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 sobre la superficie de la muestra de metal, N;
D–Diámetro de la bola de acero para prueba, mm;
d–diámetro promedio de la sangría, mm.
La medición de la dureza Brinell es más precisa y confiable, pero generalmente HBS solo es adecuada para materiales metálicos por debajo de 450 N/mm2 (MPa) y no es adecuada para acero más duro o placas más delgadas. Entre los estándares 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 es a la vez intuitivo y conveniente.
Ejemplo: 120HBS10/1000130: Significa que el valor de dureza Brinell medido utilizando una bola de acero de 10 mm de diámetro bajo una 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 sangría. 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 de la acería) se presiona contra la superficie de la muestra. Después del tiempo de espera especificado, se elimina 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, entre ellas A, B, C, D, E, F, G, H y K. Entre ellas, las escalas comúnmente utilizadas para el acero. Las pruebas de dureza son generalmente A, B y C, es decir, HRA, HRB y HRC.
El valor de dureza se calcula mediante la siguiente fórmula:
Al realizar pruebas con escalas A y C, HR=100-e
Al realizar la prueba con escala B, HR=130-e
En la fórmula, e: el incremento de la profundidad de indentación residual se expresa en la unidad especificada de 0,002 mm, es decir, cuando el desplazamiento axial del indentador 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 los tres baremos anteriores es el siguiente:
HRA (penetrador de cono de diamante) 20-88
HRC (penetrador de cono de diamante) 20-70
HRB (penetrante 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, entre los cuales el HRC se utiliza en estándares de tuberías de acero, solo superado por la dureza Brinell HB. La dureza Rockwell se puede utilizar para medir materiales metálicos desde extremadamente blandos hasta extremadamente duros. Compensa las deficiencias del método Brinell. Es más sencillo que el método Brinell y el valor de dureza se puede leer directamente desde el dial de la máquina de dureza. Sin embargo, debido a su pequeña muesca, 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. Presiona un penetrador de diamante piramidal cuadrado con un ángulo incluido de 1360 entre superficies opuestas en la superficie de prueba con una fuerza de prueba seleccionada (F) y lo retira después del tiempo de retención especificado. Fuerza, mide la longitud de las dos diagonales de la hendidura.
El valor de dureza Vickers es el cociente de la fuerza de prueba dividida por el área de 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 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 valor de dureza se puede medir. El rango es 5~1000HV.
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 se puede utilizar para determinar la dureza de materiales metálicos y capas superficiales muy delgadas. Tiene 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 de tuberías de acero.
Hora de publicación: 03-abr-2024