Durez

Durez
	propiedad mecánica de la fibra (es) y propiedá mecánica de los materiales
	contents of individual glycerides (en) y propiedá física intesiva

La durez ye la oposición qu'ufierten los materiales a alteraciones físiques como la penetración, la abrasión y el rayáu. Por casu: la madera puede rayase con facilidá, esto significa que nun tien muncha durez, ente que'l metal ye muncho más malo de rayar. Na actualidá la definición más estendida amás de los minerales y cerámiques sería la resistencia a la deformación plástica alcontrada.

Escales d'usu industrial

En metalurxa la durez mídese utilizando un durómetro pal ensayu de penetración d'un indentador. Dependiendo del tipu de punta emplegada y del rangu de cargues aplicaes, esisten distintes escales, afeches pa distintos rangos de durez.

L'interés de la determinación de la durez nos aceros finca na correlación esistente ente la durez y la resistencia mecánica, siendo un métodu d'ensayu más económicu y rápido que l'ensayu de tracción, polo que'l so usu ta bien estendíu.

Hasta l'apaición de la primer máquina Brinell pa la determinación de la durez, ésta midíase de forma cualitativa emplegando una llima d'aceru templáu que yera'l material más duro que s'emplegaba nos talleres.

Les escales d'usu industrial actuales son les siguientes:

Durez Brinell: Emplega como punta una bola d'aceru templáu o carburu de wolframiu. Pa materiales duros, ye pocu exacta pero fácil d'aplicar. Poco precisa con chapes de menos de 6 mm d'espesura. Envalora resistencia a tracción.
Durez Knoop: Mide la durez en valores d'escala absolutes, y valórense cola fondura de señales grabaes sobre un mineral por aciu un instrumentu con una punta de diamante al que se-y exerz una fuercia estándar.
Durez Rockwell: Utilízase como punta un conu de diamante (en dellos casos bola d'aceru). Ye la más estendida, una y bones la durez llograr por midida direuta y ye aptu pa tou tipu de materiales. Suelse considerar un ensayu non destructivu pol pequeñu tamañu de la buelga.
Rockwell superficial: Esiste una variante del ensayu, llamada Rockwell superficial, pa la carauterización de pieces bien delgaes, como cuchielles d'afaitar o capes de materiales que recibieron dalgún tratamientu d'endurecimientu superficial.
Durez Rosiwal: Mide n'escales absoluta de dureces, esprésase como la resistencia a la abrasión medies en pruebes de llaboratoriu y tomando como base'l corindón con un valor de 1000.
Durez Shore: Emplega un escleroscopio. Déxase cayer un indentador na superficie del material y vese el rebote. Ye adimensional, pero consta de delles escales. A mayor rebote -> mayor durez. Aplicable pa control calidable superficial. Ye un métodu elásticu, non de penetración como los otros.
Durez Vickers: Emplega como penetrador un diamante con forma de pirámide cuadrangular. Pa materiales blandos, los valores Vickers coinciden colos de la escala Brinell. Meyora del ensayu Brinell pa efectuar ensayos de durez con chapes d'hasta 2 mm d'espesura.
Durez Webster: Emplega máquines manuales na midida, siendo aptu pa pieces de mal manexu como perfiles llargos estruyíos. El valor llográu suelse convertir a valores Rockwell.

Nanoindentación

La nanoindentación ye un ensayu de durez lleváu a cabu a la escala de llargores nanométricas. Utilízase una punta pequeña pa indentar el material oxetu d'estudiu. La carga impuesta y el desplazamientu midir de manera continua con una resolución de micronewtons y subnanómetros, respeutivamente. La carga y el desplazamientu mídense al traviés del procesu de indentación. Les téuniques de nanoindentación son importantes pa la midida de les propiedaes mecániques n'aplicaciones microelectrónicas y pa la deformación d'estructures a micro y nanoescala. Los nanoindentadores incorporen microscopios ópticos. La durez y el módulu d'elasticidá mídense utilizando la nanoindentación.

Les puntes de los nanopenetradores vienen nuna variedá de formes. A una forma común conózse-y como penetrador de Berkovich, que ye una pirámide con 3 llaos.

La primer etapa d'una prueba de nanoindentación arreya'l desenvolvimientu de indentaciones sobre un patrón de calibración. El xil fundida ye un patrón de calibración común, por cuenta de que tien propiedaes mecániques homoxénees y bien caracterizaes. El propósitu d'efectuar indentaciones sobre l'estándar de calibración ye determinar l'área de contautu proyeutada de la punta del penetrador A_c como una función de la fondura de la indentación. Pa una punta de Berkovich perfecta,

$A_{c}=24.5\cdot h_{c}^{2}\,$

Esta función rellaciona l'área A_c de la seición tresversal del penetrador cola distancia de la punta h_c que ta en contautu col material que se ta indentando. La punta nun ta perfectamente afilada y fóliase y camuda de forma con cada usu. Por tanto, tien de llevase a cabu una calibración cada vez que la punta utilízase.

La fondura total de la indentación h ye la suma de la fondura de contautu h_c y la fondura h_s na periferia de la indentación onde'l indentador nun fai contautu cola superficie del material, esto ye,

$h=h_{c}+h_{s}$

onde,

$h_{s}=$ Ɛ ${\frac {P_{max}}{S}}$

onde P_max ye la carga máxima y Ɛ ye una constante xeométrica igual a 0.75 pa un penetrador de Berkovich. S ye la rixidez al descargar.

La durez d'un material determinada pola nanoindentación calcúlase como

$H={\frac {P_{max}}{A_{c}}}$

La durez (determinada pola nanoindentación) polo regular repórtase con unidaes de GPa y los resultaos de indentaciones múltiples polo xeneral se promedian p'amontar la precisión. Esti analís calcula'l módulu elásticu y la durez a la carga máxima; sicasí, anguaño emplégase de manera normal una téunica esperimental conocida como nanoindentación dinámica. Mientres ésta, se superpone una carga trémbole pequeña sobre la carga total na muestra. D'esta manera, la muestra descargar de manera elástica de cutio a midida que amóntase la carga total. Esto dexa midíes continues del módulu elásticu y de la rixidez como una función de la fondura de la indentación.

Escala usaes en mineraloxía

En mineraloxía utilízase la escala de Mohs, creada pol alemán Friedrich Mohs en 1820, que mide la resistencia al rayáu de los materiales.

Durez	Material	-----	1	Talcu, (puede rayase fácilmente cola uña)	Mg₃Si₄O₁₀(OH)₂
2	Yelsu, (puede rayase cola uña con más dificultá)	-----	3	Calcita, (puede rayase con una moneda de cobre)	CACU₃
4	Fluorita, (puede rayase con un cuchiellu)	CaF₂
5	Apatita, (puede rayase difícilmente con un cuchiellu)	Ca₅(PO₄)₃(OH-,Cl-,F-)
6	Feldespatu, (puede rayase con una cuchiella d'aceru)	KAlSi₃O₈
7	Cuarzu, (raya l'aceru)	SiO₂
8	Topaciu,	A el₂SiO₄(OH-,F-)₂
9	Corindón, (solo ráyase por aciu diamante)	A el₂O₃
10	Diamante, (el mineral natural más duru)	C

A un nivel profesional, utilizar en mineraloxía, les escala de Rosiwal y de Knoop, una y bones estes dexen realizar la valoración de medies con una cuantificación absoluta.

== Equivalencia ente escales de durez Llista d'equivalencies averaes pa escales de durez d'aceros non austeníticos (nel rangu de la escala Rockwell C):^[1]

Equivalencia !Factor
$HB\Leftrightarrow HV$	$HB\approx 0{,}95HV$
$HRB\Leftrightarrow HB$	$HRB\approx 176-{\frac {1165}{\sqrt {HB}}}$
$HRC\Leftrightarrow HV$	$HRC\approx 116-{\frac {1500}{\sqrt {HV}}}$
$HV\Leftrightarrow HK$	$HV\approx HK$ (para pequeñes cargues)
$R_{m}\approx cHB$
Aceru (Matriz-Fe Cúbica centrada nel cuerpu)	3,5
5,5
4,0
Al y les sos aleaciones	3,7

Durez Rockwell C 150 kgf (HRC)	Durez Vickers (HV)	Durez Brinell, bola estándar de 10 mm, 3000 kgf (HBS)	Durez Brinell, bola de carburu de 10 mm, 3000 kgf (HBW)	Durez Knoop, 500 gf y mayor (HK)	Durez Rockwell, escala A, 60 kgf (HRA)	Durez Rockwell, escala D, 100 kgf (HRD)	Durez superficial Rockwell, escala 15N, 15 kgf (HR 15-N)	Durez superficial Rockwell, escala 30N, 30 kgf (HR 30-N)	Durez superficial Rockwell, escala 45N, 45 kgf (HR 45-N)	Durez escleroscopio	Durez Rockwell C 150 kgf (HRC)
68	940	...	...	920	85,6	76,9	93,2	84,4	75,4	97,3	68
67	900	...	...	895	85,0	76,1	92,9	83,6	74,2	95,0	67
66	865	...	...	870	84,5	75,4	92,5	82,8	73,3	92,7	66
65	832	...	-739	846	83,9	74,5	92,2	81,9	72,0	90,6	65
64	800	...	-722	822	83,4	73,8	91,8	81,1	71,0	88,5	64
63	772	...	-705	799	82,8	73,0	91,4	80,1	69,9	86,5	63
62	746	...	-688	776	82,3	72,2	91,1	79,3	68,8	84,5	62
61	720	...	-670	754	81,8	71,5	90,7	78,4	67,7	82,6	61
60	697	...	-654	732	81,2	70,7	90,2	77,5	66,6	80,8	60
59	674	...	634	710	80,7	69,9	89,8	76,6	65,5	79,0	59
58	653	...	615	690	80,1	69,2	89,3	75,7	64,3	77,3	58
57	633	...	595	670	79,6	68,5	88,9	74,8	63,2	75,6	57
56	613	...	577	650	79,0	67,7	88,3	73,9	62,0	74,0	56
55	595	...	560	630	78,5	66,9	87,9	73,0	60,9	72,4	55
54	577	...	543	612	78,0	66,1	87,4	72,0	59,8	70,9	54
53	560	...	525	594	77,4	65,4	86,9	71,2	58,6	69,4	53
52	544	-500	512	576	76,8	64,6	86,4	70,2	57,4	67,9	52
51	528	-487	496	558	76,3	63,8	85,9	69,4	56,1	66,5	51
50	513	-475	481	542	75,9	63,1	85,5	68,5	55,0	65,1	50
49	498	-464	469	526	75,2	62,1	85,0	67,6	53,8	63,7	49
48	484	451	455	510	74,7	61,4	84,5	66,7	52,5	62,4	48
47	471	442	443	495	74,1	60,8	83,9	65,8	51,4	61,1	47
46	458	432	432	480	73,6	60,0	83,5	64,8	50,3	59,8	46
45	446	421	421	466	73,1	59,2	83,0	64,0	49,0	58,5	45
44	434	409	409	452	72,5	58,5	82,5	63,1	47,8	57,3	44
43	423	400	400	438	72,0	57,7	82,0	62,2	46,7	56,1	43
42	412	390	390	426	71,5	56,9	81,5	61,3	45,5	54,9	42
41	402	381	381	414	70,9	56,2	80,9	60,4	44,3	53,7	41
40	392	371	371	402	70,4	55,4	80,4	59,5	43,1	52,6	40
39	382	362	362	391	69,9	54,6	79,9	58,6	41,9	51,5	39
38	372	353	353	380	69,4	53,8	79,4	57,7	40,8	50,4	38
37	363	344	344	370	68,9	53,1	78,8	56,8	39,6	49,3	37
36	354	336	336	360	68,4	52,3	78,3	55,9	38,4	48,2	36
35	345	327	327	351	67,9	51,5	77,7	55,0	37,2	47,1	35
34	336	319	319	342	67,4	50,8	77,2	54,2	36,1	46,1	34
33	327	311	311	334	66,8	50,0	76,6	53,3	34,9	45,1	33
32	318	301	301	326	66,3	49,2	76,1	52,1	33,7	44,1	32
31	310	294	294	318	65,8	48,4	75,6	51,3	32,5	43,1	31
30	302	286	286	311	65,3	47,7	75,0	50,4	31,3	42,2	30
29	294	279	279	304	64,8	47,0	74,5	49,5	30,1	41,3	29
28	286	271	271	297	64,3	46,1	73,9	48,6	28,9	40,4	28
27	279	264	264	290	63,8	45,2	73,3	47,7	27,8	39,5	27
26	272	258	258	284	63,3	44,6	72,8	46,8	26,7	38,7	26
25	266	253	253	278	62,8	43,8	72,2	45,9	25,5	37,8	25
24	260	247	247	272	62,4	43,1	71,6	45,0	24,3	37,0	24
23	254	243	243	266	62,0	42,1	71,0	44,0	23,1	36,3	23
22	248	237	237	261	61,5	41,6	70,5	43,2	22,0	35,5	22
21	243	231	231	256	61,0	40,9	69,9	42,3	20,7	34,8	21
20	238	226	226	251	60,5	40,1	69,4	41,5	19,6	34,2	20

Equivalencies de durez y resistencia

P'aceros non aleados y fundiciones, esiste una rellación averao y direuto ente la durez Vickers y el llende elástica, siendo la llende elástica aproximao 3,3 vegaes la durez Vickers.

Rp0,2==3,3*HV

Tabla d'equivalencies^[2] pa la llende elástica, Brinell^[3]-, Rockwell-, durez Vickers.
Llende elástica (averáu) ^{[nota 1]}	Durez Brinell	Durez Rockwell			Durez Vickers
MPa	HB	HRC	HRA	HRB	HV
—	—	68	86	—	940
—	—	67	85	—	920
—	—	66	85	—	880
—	—	65	84	—	840
—	—	64	83	—	800
—	—	63	83	—	760
—	—	62	83	—	740
—	—	61	82	—	720
—	—	60	81	—	690
—	—	59	81	—	670
2180	618	58	80	—	650
2105	599	57	80	—	630
2030	580	56	79	—	610
1955	561	55	78	—	590
1880	542	54	78	—	570
1850	517	53	77	—	560
1810	523	52	77	—	550
1740	504	51	76	—	530
1665	485	50	76	—	510
1635	473	49	76	—	500
1595	466	48	75	—	490
1540	451	47	75	—	485
1485	437	46	74	—	460
1420	418	45	73	—	440
1350	399	43	72	—	420
1290	380	41	71	—	400
1250	370	40	71	—	390
1220	376	39	70	—	380
1155	342	37	69	—	360
1095	323	34	68	—	340
1030	304	32	66	—	320
965	276	30	65	—	300
930	276	29	65	105	290
900	266	27	64	104	280
865	257	26	63	102	270
835	247	24	62	101	260
800	238	22	62	100	250
770	228	20	61	98	240
740	219	—	—	97	230
705	209	—	—	95	220
675	199	—	—	94	210
640	190	—	—	92	200
610	181	—	—	90	190
575	171	—	—	87	180
545	162	—	—	85	170
510	152	—	—	82	160
480	143	—	—	79	150
450	133	—	—	75	140
415	124	—	—	71	130
385	114	—	—	67	120
350	105	—	—	62	110
320	95	—	—	56	100
285	86	—	—	48	90
255	76	—	—	—	80

Ver tamién

Durómetro

Notes

↑ P'aceru non aleado o de baxa aleación y fundición

Referencies

Askeland, Ronald R. (2011). «6», Ciencia ya inxeniería de materiales, 6°, Méxicu, D. F.: Cengage Learning, páx. 223-226.

↑ Norma ASTM Y140-02
↑ Gültig für unlegierte und niedriglegierte Stähle. Für Vergütungs-, Kaltarbeits-, Schnellarbeitsstähle sowie für verschiedenen Hartmetallsorten die anderen Tabellen der Norm EN ISO 18265 verwenden. Gerade bei hochlegierten oder kaltverfestigten Stählen sind hohe Abweichungen zu erwarten.
↑ Die Durchmesserangabe bei der Brinellhärte bezieht sich auf eine 10 mm Prüfkugel.

Enllaces esternos

[4] P'aceru non aleado o de baxa aleación y fundición

[1] Norma ASTM Y140-02

[2] Gültig für unlegierte und niedriglegierte Stähle. Für Vergütungs-, Kaltarbeits-, Schnellarbeitsstähle sowie für verschiedenen Hartmetallsorten die anderen Tabellen der Norm EN ISO 18265 verwenden. Gerade bei hochlegierten oder kaltverfestigten Stählen sind hohe Abweichungen zu erwarten.

[3] Die Durchmesserangabe bei der Brinellhärte bezieht sich auf eine 10 mm Prüfkugel.

[1]

[2]

[3]

[nota 1]