Para determinar la dureza de un material, se utiliza con mayor frecuencia la invención del ingeniero sueco Brinell, un método que mide las propiedades de la superficie y proporciona características adicionales de los metales poliméricos.
Evaluación de materiales
Es gracias a este descubrimiento que ahora se está evaluando el uso más efectivo de los plásticos. Los plásticos no demasiado duros se someten a pruebas de elasticidad y suavidad para ser utilizados como material de sellado, sellado y amortiguación. El desarrollo de Brinell es un método para determinar la resistencia y la dureza de un material que servirá en aplicaciones importantes: en engranajes y llantas, rodamientos bajo cargas pesadas, accesorios roscados, etc.
Este método brinda la evaluación más precisa de la fuerza. El valor del parámetro, que se denota por P1B, es difícil de sobrestimar. El más utilizado para este propósito es el desarrollo de Brinell, un método en el que se presiona una bola de acero de cinco milímetros en el material. De acuerdo con la profundidad de la muesca de la bola, se determina GOST.
Historia
En 1900, un ingeniero de Suecia Johan August Brinell, el método que propuso al mundociencia de los materiales, se hizo famosa. No solo recibió el nombre del inventor, sino que se convirtió en el más utilizado y estandarizado.
¿Qué es la dureza? Esta es una propiedad especial de un material que no experimenta deformación plástica por la acción del contacto local, que en la mayoría de los casos se reduce a la introducción de un indexador (cuerpo más duro) en el material.
Dureza recuperada y no recuperada
El método Brinell ayuda a medir la dureza restaurada, que está determinada por la relación entre la magnitud de la carga y el volumen de la impresión, el área de proyección o el área de superficie. Así, la dureza puede ser volumétrica, de proyección y superficial. Este último está determinado por la relación: carga al área de la huella. La dureza a granel se mide por la relación entre la carga y su volumen, y la dureza de proyección es la carga en el área de proyección que dejó la huella.
La dureza no restaurada por el método Brinell se determina mediante los mismos parámetros, solo la fuerza de resistencia se convierte en el principal valor medido, cuya relación con el área superficial, el volumen o la proyección se muestra mediante el índice incrustado en el material. La dureza volumétrica, de proyección y superficial se calcula de la misma manera: por la relación de la fuerza de resistencia al área de superficie de la parte incrustada del índice, o a su área de proyección, o al volumen.
Determinación de la dureza
La capacidad de resistir la deformación plástica y elástica cuando se expone a un material más duroEl índice es una determinación de la dureza, es decir, de hecho, se trata de una prueba de indentación del material. El método de dureza Brinell es una medida de la profundidad con la que un inductor ha penetrado en un material. Para conocer el valor exacto de la dureza de un material dado, es necesario medir la profundidad de penetración. Para hacer esto, existe el método de Brinell y Rockwell, el método de Vickers se usa con menos frecuencia.
Si el método Rockwell determina directamente la profundidad de penetración de la bola en el material, entonces Vickers y Brinell miden la huella por su área de superficie. Resulta que cuanto más profundo es el índice en el material, mayor es el área de impresión. Se puede probar la dureza de absolutamente cualquier material: minerales, metales, plásticos y similares, pero la dureza de cada uno de ellos se determina mediante su propio método.
Cómo encontrar un camino
El método de dureza Brinell es muy bueno para materiales no homogéneos, para aleaciones que no son demasiado duras. No solo el tipo de material determina el método de medición, sino también los propios parámetros que deben determinarse. La dureza de las aleaciones se mide, por así decirlo, en promedio, ya que en ellas coexisten materiales con diferentes características. Por ejemplo, hierro fundido. Tiene una estructura muy heterogénea, hay cementita, grafito, perlita, ferrita y, por lo tanto, la dureza medida del hierro fundido es un valor promedio, que consiste en la dureza de todos los componentes.
La medición de la dureza de los metales por el método Brinell se lleva a cabo utilizando un indexador grande, de modo que la impresión se obtiene en un área más grande de la muestra. Así, bajo estas condiciones, también es posible obtener un valor para el hierro fundido, que es un promedio para muchas y diferentes fases. Este método es muy bueno para medir la dureza de las aleaciones: hierro fundido, metales no ferrosos, cobre, aluminio y similares. Este método indica con precisión el valor de dureza de los plásticos.
Comparación con Rockwell
Es bueno para metales duros y superduros, y el valor de dureza resultante también se promedia. La misma bola o cono de acero sirve como indicador, pero además de ellos, también se usa una pirámide de diamantes. La huella en el material cuando se mide con el método Rockwell también resulta ser grande, y se promedia el número de dureza para diferentes fases.
Los métodos Brinell y Rockwell difieren en principio: el primero presenta el resultado como un cociente después de dividir la fuerza de indentación por la superficie del área de impresión, mientras que Rockwell calcula la relación entre la profundidad de penetración y la unidad de escala de el instrumento que mide la profundidad. Por eso la dureza Rockwell es prácticamente adimensional, y según Brinell se mide claramente en kilogramos por milímetro cuadrado.
Método Vickers
Si la muestra es demasiado pequeña o es necesario medir un objeto más pequeño que el tamaño de la huella del indentador, que mide la dureza Rockwell o Brinell, se deben utilizar métodos de microdureza, entre los cuales el método Vickers es el más popular. El índice es una pirámide de diamante y la huella se examina y mide mediante un sistema óptico similar a un microscopio. También se conocerá el valor medio, pero la dureza se calcula a partir deárea mucho más pequeña.
Si la escala del objeto medido es muy pequeña, entonces se usa un probador de microdureza, que puede hacer una impresión en un grano, fase, capa, y la carga de indentación se puede seleccionar de forma independiente. La ciencia de los metales permite usar estos métodos para determinar tanto la dureza como la microdureza de los metales, y la ciencia de los materiales determina de la misma manera la microdureza y la dureza de los materiales no metálicos.
Rango
Hay tres rangos para medir la dureza. En el rango macro, la carga se regula de 2 N a 30 kN. El microrango limita no solo la carga en el indexador, sino también la profundidad de penetración. El primer valor no supera los 2 N, y el segundo, más de 0,2 μm. En el nanorango, solo se regula la profundidad de incorporación del índice, menos de 0,2 µm. El resultado da la nanodureza del material.
Los parámetros de medición dependen principalmente de la carga aplicada al índice. Esta dependencia incluso recibió un nombre especial: el efecto de tamaño, en inglés, efecto de tamaño de sangría. La naturaleza del efecto de tamaño puede determinarse por la forma del índice. Esférico: la dureza aumenta con el aumento de la carga, por lo tanto, este efecto de tamaño se invierte. La pirámide de Vickers o Berkovich reduce la dureza al aumentar la carga (aquí, el efecto de tamaño habitual o directo). El cono-esfera, que se utiliza para el método de Rockwell, muestra que el aumento de la carga conduce primero a un aumento de la dureza, y luego, cuando se introduce la parte esférica,decreciente.
Materiales y métodos de medición
Los materiales más duros que existen actualmente son dos modificaciones del carbono: la lonsdaleita, que es la mitad de dura que el diamante, y la fullerita, que es el doble de dura que el diamante. La aplicación práctica de estos materiales apenas comienza, pero por ahora, el diamante es el más duro de los comunes. Es con su ayuda que se establece la dureza de todos los metales.
Los métodos de determinación (los más populares) se enumeraron anteriormente, pero para comprender sus características y comprender la esencia, debe considerar otros que pueden dividirse condicionalmente en dinámicos, es decir, percusión y estáticos, que ya han sido considerados. El método de medición también se llama la escala. Cabe recordar que la más popular sigue siendo la escala Brinell, donde la dureza se mide por el diámetro de la huella, que deja una bola de acero presionada en la superficie del material.
Determinación del número de dureza
El método Brinell (GOST 9012-59) le permite escribir el número de dureza sin unidades de medida, denotándolo HB, donde H es dureza (dureza) y B es Brinell mismo. El área de una huella se mide como parte de una esfera, no el área de un círculo, como lo hace la escala de Meyer, por ejemplo. El método Rockwell se distingue por el hecho de que al determinar la profundidad de una bola o cono de diamante que ha entrado en el material, la dureza es adimensional. Se designa HRA, HRC, HRB o HR. La fórmula de dureza calculada se ve así: HR=100 (130) - kd. Aquí d es la profundidad de sangría y k es el coeficiente.
La dureza Vickers puede serdeterminado por la huella dejada por una pirámide tetraédrica presionada en la superficie del material, en relación con la carga que se aplicó a la pirámide. El área de la huella no es un rombo, sino parte del área de la pirámide. Las unidades Vickers se deben considerar como kgf por mm2, indicado por la unidad HV. También existe un método de medición según Shore (indentación), más utilizado para polímeros y que tiene doce escalas de medición. Las escalas Asker correspondientes a la costa (modificación japonesa para materiales blandos y elásticos) son similares en muchos aspectos al método anterior, solo los parámetros del dispositivo de medición son diferentes y se utilizan índices diferentes. Otro método según Shore, con rebote, para materiales de alto módulo, es decir, muy duros. De esto podemos concluir que todos los métodos que miden la dureza de un material se dividen en dos categorías: dinámicos y estáticos.
Herramientas y electrodomésticos
Los dispositivos para determinar la dureza se denominan durómetros y son mediciones instrumentales. Las pruebas afectan a un objeto de diferentes maneras, por lo que los métodos pueden ser destructivos o no destructivos. No existe una relación directa entre todas estas escalas, ya que ninguno de los métodos refleja las propiedades fundamentales del material en su conjunto.
Sin embargo, se han construido tablas suficientemente aproximadas, donde se relacionan escalas y diferentes métodos para categorías de materiales y sus grupos individuales. La creación de estas tablas fue posible después de una serie de experimentos y pruebas. Sin embargo, las teorías quepermitido que uno de los métodos de cálculo pase de un método a otro aún no existe. El método específico mediante el cual se determina la dureza generalmente se elige en función del equipo disponible, las tareas de medición, las condiciones de medición y, por supuesto, de las propiedades del material mismo.
