Practica-2-checo.docx

Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingenierías Químicas e Industrias Extractivas Departamento de Ingeniería en Metalurgia y Materiales

Laboratorio de Técnicas de Caracterización del Comportamiento Mecánico Practica No. 2 “Dureza Brinell y Vikers”

Alumna: Arriaga Nieto Luisa Fernanda

Profesor: Sergio Javier García Núñez

Grupo: MM62

Fecha: 19/09/18

OBJETIVO En la presente práctica se obtendrá destreza en el manejo del durómetro Brinell, así como en el durómetro Vikers; se comprenderá el principio en el cual se basa la determinación de la dureza mediante estas escalas, así como poder seleccionar la escala adecuada en base al tipo de material a ensayar. La dureza es una capacidad observada en los materiales y se encuentra relacionada con la resistencia mecánica. No hay una definición general del término dureza, por este hecho se tienen una serie de definiciones arbitrarias que dependen de la forma en como es determinada la dureza misma, algunas definiciones son las siguientes:

1. Dureza por identación. Resistencia a sufrir identación permanente bajo la aplicación de una carga. 2. Dureza por rebote. Absorción de energía posterior a la aplicación de una carga de impacto. 3. Dureza por rayado. Resistencia de un material a ser rayado por algún otro material. 4. Dureza por desgaste. Resistencia de un material a la abrasión. Los métodos de determinación de dureza han tenido una fuerte importancia en el desarrollo industrial, debido a que con ellos es posible la comparación entre diferentes materiales, su caracterización, evaluación del control de calidad, así como la determinación de propiedades mecánicas utilizando correlaciones. Los métodos de dureza de mayor divulgación se basan en la penetración del material con un identador adecuado aplicándole una carga estática. Actualmente los métodos de dureza se encuentran estandarizados por lo tanto los ensayos puede realizarse en condiciones de repetitividad y reproducibilidad, lo anterior permite que los resultados puedan ser comparados con los obtenidos por distintos operaciones y con diferentes equipos. Existen relaciones empíricas que pueden ser utilizadas para pasar de una escala de dureza a otra, presentan limitantes y los resultados deben considerarse aproximados, los equipos actuales poseen bibliotecas con las correlaciones indicadas, por lo cual la comparación puede ser realizada directamente, las correlaciones mencionadas pueden encontrarse en las normas internacionales ASTM, teniendo la norma ASTM E140 y norma ASTM A370, en las cuales pueden ubicarse tablas y correlaciones para una gran gama de materiales.

EL MÉTODO BRINELL En 1900, siendo el método de dureza más antiguo. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El identador o penetrador usado en una bola de acero templado de diferentes diámetro. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3.000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de su huella se convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como la fundición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones.

CONDICIONES DEL ENSAYO Las condiciones de ensayo para el método Brinell, están descritas en la norma ASTM E10, en el cual se pueden determinar el tipo de identador, la carga a utilizar y el tiempo de aplicación de la carga. Un criterio para determinar si una identación es adecuada viene dado por la siguiente relación: 0.25𝐷 > 𝑑 > 0.50𝐷 Donde: D: Diámetro del identador. d: Diámetro de la identación. Considerando lo anterior, el diámetro de huella optimo será de 0.375D.

La tabla 1 muestra las cargas estándar utilizadas por el método Brinell. Diámetro del identador (mm)

Carga (Kg)

Rango Brinell recomendado

10 10 10

3000 1500 500

96-600 48-300 16-100

La tabla 2 muestra el valor del espesor mínimo, para el cual la determinación d dureza es confiable en función de la carga aplicada. Espesor (mm) 1.6 3.2 4.8 6.4 7.9 9.4

(in) 1/16 1/8 3/16 ¼ 5/16 3/8

Carga 500 100 50 33 25 20 17

1500 301 150 100 75 60 50

3000 602 301 201 150 120 100

PROCEDIMIENTO GENERAL BRINELL          

Desbaste de la superficie a lija 400 Colocar la muestra en la mesa de trabajo Elegir la carga de prueba y tipo de identador Girar el volante para subir la mesa de trabajo Cerrar la válvula de presión Aplicar carga Mantener la carga por un periodo de 10 s Descargar la válvula Retirar la muestra Realizar medición de la identación

EL MÉTODO VICKERS Prueba de dureza consistente en comprimir sobre la superficie de la pieza en examen un penetrador de diamante en forma de pirámide con un ángulo en el vértice de 136°. La fuerza con que el penetrador se comprime contra la superficie de prueba viene fijada por normas y varía en función de la naturaleza del material. Normalmente los valores adoptados son de 10, 30 y 60 kg. La medida de la dureza Vickers se realiza determinando el área de la huella dejada por el penetrador y refiriendo a ella la carga aplicada. Dicha relación, denominada dureza Vickers del material en cuestión, se indica normalmente con el símbolo HV.

La medida de la dureza según el método Vickers en el caso de durezas elevadas es más apropiada que la correspondiente Brinell, ya que, a causa de la geometría y del material del penetrador, este posee unas deformaciones despreciables en el primer caso. 𝐻𝑉 =

𝐻𝑉 =

𝐹 𝐴

𝑎 2𝐹𝑆𝑒𝑛(2) 𝑑2

𝐻𝑉 = 1.8544 Dónde: F: Carga aplicada (kg) a: Angulo (136°) d: Promedio de las diagonales

𝐹 𝑑2

CONSIDERACIONES DEL ENSAYO Las cargas aplicadas por el método Vickers se encuentran desde 1 hasta 120 kg, cargas por arriba de 5 kg, pueden ser comparados directamente sin necesidad de cambio de identador, lo que le da una versatilidad mayor al método, la aplicación de la carga debe de ser de 15- 30 segundos, generalmente este tiempo es controlado por el equipo. Se tienen métodos similares al Vickers, conocidos como dureza por microidentación, las más comunes son el método Vickers mismo y el Knoop, el principio de funcionamiento es similar al método indicado. La normativa que regula los ensayos Vickers es la ASTM E384.

PROCEDIMIENTO GENERAL VICKERS           

Seleccionar la carga de trabajo Colocar las pesas en la parte posterior del equipo en base a la carga recomendada La muestra deberá estar pulida Enfocar la muestra con el volante (enfoque grueso) Llevar la palanca de movimiento de la mesa de trabajo a posición de identación Cargar el equipo presionando el pedal de carga Aplicar o (soltar) la carga presionando el botón de disparo Esperar a que el equipo realice la identacion Llevar la palanca de movimiento de la mesa de trabajo a posición de observación Realizar la medición de las diagonales horizontales y verticales Promediar el valor de las diagonales y sustituir el valor de diagonales y carga de trabajo a la relación Vickers

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA  Acabado superficial de la probeta: Tiene que estar pulida con acabado a espejo, para más detalles ASTM E3 standard guide for preparation of metallographic specimens.

 Dimensiones: -Grosor de muestra según norma ASTM: Como mínimo 10 veces la profundidad de la penetración. -Grosor de la muestra según norma ISO: Como mínimo 8 veces la profundidad de la penetración. -Para garantizar una lectura precisa del penetrador, los estándares del ensayo de dureza Vickers prescriben una anchura diagonal mínima de 20 µm.

 No de muestras: Se debe tomar

 Cercanía entre identaciones:

 Espesor mínimo de muestra: El espesor de la muestra debe de ser al menos 10 veces mas profunda que la identación.

 Aplicación de la carga: La aplicación de la carga debe ser neta, y no tiene que influir otro tipo de factores en ella.

REPORTE BRINELL Nombre

No identación

Diámetro de identación (mm)

Diámetro del identador (mm)

Coca

1

5.3

10

Gonzalo

2

4.3

10

Brandon

3

4.7

10

Larios

4

3.8

10

Tony

5

4.6

10

Josias

6

2.8

10

Jony

7

3.2

10

Barbas

8

3.8

10

Fernanda

9

4.8

10

Iván

10

4.8

10

Dylan

11

3.9

10

Brandon

12

4.9

10

Lara

13

4.3

10

Rosa

14

4.6

10

Edna

15

4.7

10

Juan

16

4.9

10

Luna

17

3.6

10

Dafne

18

5.0

10

David

19

3.7

10

Carga aplicada (kg)

Número de dureza Brinell

Promedio dureza [HB]

Jafet

20

3.6

10

Luis

21

4.5

10

Rocha

22

4.7

10

Gabino

23

4.6

10

REPORTE VICKERS Nombre

No identación

Diagonal horizontal (mμ)

Diagonal vertical (mμ)

Promedio de diagonal (mμ)

Dafne

1

854

639

746.5

Luna

2

711

704

707.5

David

3

986

984

985

Jafet

4

600

650

625

Rocha

5

952

712

852

Gabino

6

697

696

696.5

Gonzalo

7

755

760

757.5

Larios

8

350

340

345

Brandon

9

805

763

784

Tony

10

347

350

348.5

Fernanda

11

698

697

697.5

Brandon

12

803

765

784

Iván

13

695

699

697

Dylan

14

800

765

782.5

Edna

15

793

670

731.5

Coca

16

483

469

476

Carga (kg)

Dureza Vickers (HV)

Promedio dureza (HV)

Reporte Técnico Brinell y Vickers

20 de Septiembre del 2018

Reporte Realizado por: Arriaga Nieto Luisa Fernanda

Cliente: Latón y Cobre S.A de C.V Tiempo de entrega 4 semanas

Condiciones de la prueba Temperatura de inicio de prueba: 19°C Temperatura de fin de prueba: 19°C

Tabla de Resultados:

Prueba 1 Prueba 2 Promedio

[HB] Identador de forma esférica 164 165 164.5

[HV] Identador piramidal cuadrada 0.0002 0.0002 0.0002

CONCLUSIÓN

El termino de dureza, es un claro ejemplo de palabras clave que un ingeniero metalúrgico debe tener, para ser capaz de identificar materiales, resistencias mecánicas etc. Todas a través de tener conciencia de las propiedades del material en cuestión. Y este tipo de pruebas como son la Brinell y Vickers nos da muchas armas para poder determinar dureza de distintos materiales, sin tener que estar viendo que material raya a quien. A pesar de ser métodos un tanto antiguos, son los que se ocupan en las empresas hoy en día, por lo cual tener la capacidad de saber cómo calcularlos es de gran ayuda. La operación de los durómetros es más sencilla de lo que parece, facilitando la medición de las identaciones.