INDICE

ndice..1Objetivo..2Descripcin de los equipos utilizados..3Descripcin de los procedimientos4A) Ensayo de Rockwell..4b) Ensayo de Vickers.8Datos de laboratorio de Vickers.......12Clculos y resultados de Dureza Vickers...14Datos de laboratorio de Dureza Rockwell.....17Conclusiones.18Recomendaciones19Anexos.20Cuestionario...21

OBJETIVO Determinar la dureza de ciertos materiales mediante los ensayos de ROCKWELL Y VICKERS. Conocer y aplicar las normas de ensayo de dureza. Conocer el funcionamiento de la mquina para los ensayos de ROCKWELL (durmetro) y VICKERS Manipular los equipos del laboratorio. Reconocer el tipo de ensayo para determinado material. Ampliar los conocimientos sobre la dureza de ciertos materiales.

DESCRIPCIN DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS

EQUIPO DE ROCKWELL

Precisin: 0.005 mmMarca: Wilson (durmetro)Se utilizaron 5 probetas media pulgadaSe utilizaron cargas de 60 a 100kg

EQUIPO DE VICKERS

Marca: Leitz WestzlarPas de fabricacin: AlemaniaRango de medicin: HV10-HV2500Precisin: 5um-99um (diagonales)

DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO1. Ensayo de RockwellEste ensayo consiste en disponer un material con una superficie plana en la base de la mquina. Empezamos seleccionando el tipo de penetrador puesto que esto depende del material analizado. Despus le aplica una carga inicial de 10 kg, cuyo objetivo bsicamente es eliminar la deformacin elstica y obtener un resultado mucho ms preciso. Luego se le aplica durante un intervalo de 10 a 15 segundos una masa que vara desde 60 a 150 kg a compresin (generalmente utiliza 100kg). Se desaplica la carga y mediante un durmetro Rockwell se obtiene el valor en la pantalla, el cual vara de forma proporcional con el tipo de material que se utilice. Tambin se puede encontrar la profundidad de la penetracin con los valores obtenidos del durmetro si se conoce el material.Para no cometer errores muy grandes el espesor de la probeta del material en cuestin debe ser al menos diez veces la profundidad de la huella. Mediante la informacin buscada tambin se puede decir que los valores por debajo de 20 y por encima de 100 normalmente son muy imprecisos y debera hacerse un cambio de escala.

OPERACION DEL DUROMETRO ROCKWELLOPERACIONES:a) Las probetas se separan, fijando las superficies, usando lijas hasta el numero 4/0 y luego se limpian con una franela, debe tenerse presente que estas superficies queden lo ms planas y adems que sean paralelas entre s.b) Se escoge la combinacin correcta de pesas (que se encuentran en la parte posterior de la maquina) y penetradores (Brale de diamante, bola de 1/16". etc.), de acuerdo con la dureza que desee usar. Una placa de datos montada en la mquina de esta informacin, junto con las instrucciones relativas al uso de los nmeros negros y rojos de la caratula.c) Asegrese de que la palanca (4) este en posicin de avance (la mas prxima a usted); VER FIG 2.d) Coloque la muestra en el yunque, en posicin para la prueba.e) Haga girar lentamente los radios de la rueda (1) en el sentido de las manecillas del reloj.Despus de hacer contacto suavemente, siga elevando la muestra hasta que la aguja pequea (5) este casi en la lnea con el pequeo punto negro y la aguja grande (6) este dentro del sector coloreado (7). Entonces, la carga menor se habr aplicado a la muestra.f) Despus del paso d), la aguja grande (6) del cuadrante estar casi vertical. Ahora haga girar el collar moleteado (2) hasta que la lnea "SET" de la escala del cuadrante est en lnea y debajo de la aguja grande (6).g) Suelte la palanca de disparo (3). Esto disparar el mecanismo que aplica la carga principal. La palanca se alejara automticamente de usted.

h) Luego que la palanca (4) este en reposo (contra un "tope" y alejada de usted), vuelva a tirar suavemente de ella, hacia usted, hasta donde llegue. Si se hace esto bruscamente, se obtendr una lectura falsa, debido a la persecucin.i) Ahora, registre la lectura en la escala de la aguja grande (6), Cuando se usa el penetrador sean de bola (ejemplo: Rockwell).j) Reti9re la carga menor que queda en la muestra, haciendo descender el yunque (hacer girar la rueda (1) en sentido contrario al de las manecillas del reloj). Coloque la muestra en posicin para la prueba siguiente y repita la operacin anterior.

Universidad nacional de ingenieraFacultad de Ingeniera Mecnica

Pgina 17Laboratorio de Ciencia de los Materiales

LEYENDA DE LA FIGURA1. Rueda.2. Collar moleteado.3. Palanca de volteo. Cuando se libera se aplica la carga principal.4. Manivela para soltar la carga mayor. DEBE ESTAR SIEMPRE EN POSICION DE AVANCE AL INICIARSE UNA PRUEBA.5. Aguja grande.6. Aguja chica y punto.7. Seccin coloreada de la caratula.8. Penetrador.9. Muestra10. Yunque, se mueve hacia arriba o hacia abajo al girar la rueda (1).

2. Ensayo de VickersEs una prueba de dureza por penetracin, en la cual se usa una maquina calibrada para aplicar una carga compresiva durante un intervalo de tiempo de10s a 15s sobre la probeta con un penetrador piramidal de diamante de base cuadrada y ngulos entre caras de 136.Este ensayo consiste en hacer sobre la superficie de la probeta una huella con un penetrador en forma de pirmide recta de base cuadrada con un determinado ngulo en el vrtice, y medir la diagonal de dicha huella despus de quitar la carga F.La dureza Vickers se define como el cociente de la carga de ensayo entre el rea de la huella, que se considera como una pirmide recta de base cuadrada y con el mismo ngulo en el vrtice que el penetrador y calculado conforme a la siguiente ecuacin.

Dnde:DV: Dureza VickersP: carga aplicada en Nd: Diagonal media de la huella en mm.

Angulo formado por las caras del penetrador de diamante = 136Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por diferentes intervalos de fuerzas de ensayo.

DesignacinSmbolo de DurezaCarga nominal de ensayo F en N.

Ensayo de dureza VickersDV 5 a DV 10049.03 a 980.7

Ensayo de dureza Vickers de baja cargaDV 0.2 a < DV 51.961 a 49.03

Ensayo de micro dureza Vickers< DV 0.2< 1.961

PROCEDIMIENTO:1. El espcimen de ensayo se coloca sobre un soporte rgido a fin de que apoye perfectamente y no sufra desplazamientos durante el ensayo. La superficie en contacto deben estar limpias y exentes de materias extraas (aceite, xidos, etc.).2. La distancia mnima del centro de una impresin al bore del espcimen o al borde de cualquier otra impresin debe ser igual a 2.5d. 3. L a carga normal de ensayo corresponde a 30Kgf. Pueden usarse cargas mayores o menores siempre que se encuentren en el intervalo de 5 a 100 Kg. La tolerancia admitida en el valor de la carga es de 1q.4. El penetrador se coloca en contacto con la superficie del espcimen y la carga se aplica normalmente a la superficie en forma lenta, uniforme y sin choques. Una vez alcanzada la carga de ensayo, se mantiene de 10 a 15 segundos.5. Sobre cada impresin se mide 2 diagonales con un microscopio u otro instrumento de medida apropiada.

LEYENDA DE LA FIGURA1. Bancada2. Pedal3. Volante4. Tornillo de elevacin5. Mesita de apoyo6. Indentador7. Manivela8. Husillo9. Husillo intermedio10. Microscopio de medicin11. Prismas12. Palanca13. Clavija14. Soporte colgante15. Pesas cambiables16. Husillo hueco17. Palanca articulada18. Tornillo19. Amortiguador de aceite20. Pesa21. Palanca22. Palanca23. Manivelas

DATOS DEL LABORATORIO1. DATOS DEL ENSAYO DE VICKERSBronceP=200g

AluminioP=200

Cobre P=200

Acero de bajo carbonoP=200

Acero de medio carbonoP=200

CLCULOS Y RESULTADOS:Bronce P=200g

Dnde:

AluminioP=200

Cobre P=200

Acero de bajo carbono (acero dulce)P=200

Acero de medio carbonoP=200

2. DATOS DEL ENSAYO DE ROCKWELL Acero de medio carbono95HRB/96HRB/95HRB Acero de bajo carbono69HRB/71HRB/71HBR Bronce61HRB/108HRH/109HRH Cobre75HRB/75HRB/71HRB Aluminio107HRH/110HRH/111HRH

FORMULA PARA HALLAR LA PROFUNDIDAD DE PENETRACION

CONCLUSIONES En los ensayos realizados las huellas son proporcionales a la carga aplicada Los materiales con mayor porcentaje de carbono son ms resistentes, esto demostrado en los casos de acero de media y bajo carbono. Conclu que al momento de realizar las mediciones es necesario que los penetradores estn calibrados de acuerdo a la norma. Es importante mencionar que aparte de los materiales utilizados (penetradores, bloques, etc.), fuerzas (compresin) seguir un proceso a seguir.

RECOMENDACIONES Tener los materiales lo ms limpios posibles, lijados es decir que presenten una una superficie lisa. Tener cuidado con el tiempo de compresin puesto que se puede desarrollar errores de magnitudes altas. Tener el procedimiento que se debe realizar en el laboratorio. Tener mucho cuidado al momento de realizar las mediciones y verificar que plataforma donde se realiza el ensayo de dureza no est inclinada.

ANEXOS

CUESTIONARIO1. A que se denominan ensayos de microdureza; en qu casos se aplican, cuales existen?Se denominan ensayos de microdureza cuando la indentacin (consiste en presionar con un indentador una superficie, este indentador seria por ejemplo la punta piramidal de diamante) se realiza con cargas menores a 1kg, mejor aun si se encuentran entre 100 y 500 gramos. El mtodo est relacionado con el tamao de las huellas ya que generan una pequea huella en la superficie del material sometido. Se pueden utilizar en los siguientes casos: En puntas y alambres muy delgados por ejemplo en las latas de conservantes. Precisin en la medicin en piezas muy pequeas. Medicin de dureza en piezas recuperadas por soldadura. En la inspeccin de dureza de capas superficiales carburadas, nitruradas, carbonitruradas.Existen dos tipos de ensayos de microdureza:a. METODO VICKERS (HV): Se utiliza para piezas delgadas y templadas, con espesores mnimos de hasta de 0,2 mm.b. METODO KNOOP: Se utiliza para medir durezas de lminas muy delgadas, incluso de depsitos electrolticos.

2. Describa la relacin que existe entre el nmero de la dureza Brinnell de un acero al carbono y su resistencia mecnica.

La resistencia mecnica es el resultado de una serie de pasos que se desarrollan a nivel macro y micro estructura. Al nivel de la metalurgia mecnica, por medio de tcnicas de endurecimiento se puede aumentar el nmero de obstculos al movimiento de dislocaciones, por lo tanto el esfuerzo, necesario para el desplazamiento de stas, aumenta confirindole al material una resistencia que se traduce en el aumento de la dureza, ya que esta propiedad de alguna manera es la carga necesaria para que el indentador penetre en la superficie, es decir carga por rea transversal no es otra cosa que esfuerzo aplicado.Como una regla para la mayor parte de los aceros, la dureza Brinell y la Resistencia a la traccin se pueden relacionar mediante la siguiente expresin:

3. Qu condiciones debe cumplir la superficie en la cual se quiere realizar la medicin de dureza?CONDICIONES DEL ENSAYO EN ROCKWELL1. La superficie del material debe estar lisa, seca y libre de grasa, polvo, oxido etc.2. El espesor de la probeta debe ser por lo menos diez veces la profundidad de la huella, y el ensayo no es vlido si en la cara posterior a la del ensayo aparece una protuberancia3. La aplicacin de la carga debe hacerse de manera perpendicular a la superficie de la probeta.

CONDICIONES DEL ENSAYOEN VICKERS1. El ensayo debe efectuarse sobre una superficie lisa y plana, exenta de xidosY materias extraas y, particularmente, de lubricantes. El grado de acabadoDe la superficie debe permitir una medicin precisa de las diagonales de laHuella. 2. La preparacin de la superficie debe efectuarse de modo que la alteracinDebida al calentamiento o a la deformacin en fro sea mnima.3. El espesor de la probeta o de la capa superficial a ensayar debe ser superior o igual a 1,5 veces la diagonal de la huella.4. Despus del ensayo, no debe observarse ninguna deformacin en la cara opuesta de la probeta.

4. Qu tipo de durmetro recomendara utilizar en un taller en el cual se quiere realizan trabajos de tratamientos trmicos de aceros al carbono, que ser utilizado para verificar la calidad de los tratamientos trmicos? y cul recomendara utilizar en un laboratorio de investigacin que est desarrollando nuevas tcnicas de recubrimiento de aceros con metales duros?El durmetro que recomendara para verificar la calidad de los tratamientos trmicos seria el Rockwell, ya que en la tabla de durezas de esta prueba observamos que el cono de diamante y el uso de la bola son eficaces para medir la dureza en los aceros endurecidos por tratamientos trmicos.El durmetro que recomendara para desarrollar nuevas tcnicas de recubrimiento de aceros seria el Vickers ya que el rango de medicin que posee es ms preciso que los dems ensayos y como las cargas utilizadas son muy pequeas la penetracin nos dara una mayor informacin acerca de la dureza del recubrimiento.

5. Qu expresa la Relacin de Hall-Petch?

Nos dice que al reducir el tamao al de un grano no puede producirse un metal ms duro, solido y resistente, es decir relaciona el tamao de grano con el lmite elstico de un material.

La ecuacin () es una ecuacin emprica ya que se basa en mediciones experimentales y no en la teora. Relaciona la resistencia de traccin de un metal (el nivel de esfuerzo necesario para ocasionar una cierta cantidad de deformacin permanente) y su dimetro medido d. Esta frmula no se aplica a materiales muy toscos ni a tamaos de grano extremadamente finos o metales a temperaturas elevadas.

6. Qu limitaciones tiene el uso del Durmetro Brinell?

Este ensayo slo es vlido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es vlido (es el caso de aceros templados). Se pasa a utilizar entonces al ensayo dedureza Vickers.

3. Cul ser la penetracin de la bola cuando se tiene una dureza de 70 HRB?

Con esta frmula hallamos la altura: