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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN FACULTAD DE INGENIERÍA PROCESOS Ingeniería Metalúrgica

Laboratorio de Ensayos Mecánicos I INFORME DUREZA VICKERS Docente: Ing. Guido Quispe Ampuero Presentado por:     

Camposano Garcia, Cirilo García Ibañez, Bianka Medina Acurio, Raul Sucasaca Miramira, Carlos Velasquez Alca, Gustavo 1

INDICE I. INTRODUCCION ................................................................................................................. 3 II. OBJETIVOS ........................................................................................................................ 3 Objetivo General: .................................................................................................................. 3 Objetivos Específicos: ........................................................................................................... 3 III. FUNDAMENTO TEORICO ............................................................................................... 3 IV. MATERIALES, RECURSOS Y EQUIPO ........................................................................... 6 

MATERIALES ................................................................................................................. 6



RECURSOS......................................................................... ¡Error! Marcador no definido.



EQUIPO ........................................................................................................................... 6

V. PROCEDIMIENTO ............................................................................................................. 6 VI. OBSERVACIONES ........................................................................................................... 8 CONCLUSIONES .................................................................................................................... 8 BIBLIOGRAFIA ......................................................................... ¡Error! Marcador no definido.

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I. INTRODUCCION

El ensayo de dureza Vickers, llamado el ensayo universal, es un método para medir la dureza de los materiales, es decir, la resistencia de un material al ser penetrado. Sus cargas van de 5 a 125 kilopondios (de cinco en cinco). Su penetrador es una pirámide de diamante con un ángulo base de 136°. Se emplea para láminas delgadas hasta 0,15 mm, y no se lee directamente en la máquina. Este ensayo constituye una mejora al ensayo de dureza Brinell. Se presiona el indentador contra una probeta, bajo cargas más ligeras que las utilizadas en el ensayo Brinell. Se miden las diagonales de la impresión cuadrada y se halla el promedio para aplicar la fórmula antes mencionada. Este tipo de ensayo es recomendado para durezas superiores a 500 HB (en caso de ser inferior, se suele usar el ensayo de dureza Brinell). Este ensayo, además, puede usarse en superficies no planas. Sirve para medir todo tipo de dureza, y espesores pequeños.

II. OBJETIVOS Objetivo General: 

Determinar la dureza de los materiales mediante el ensayo Vickers

Objetivos Específicos:  

Aplicar los fundamentos explicados en clase sobre la dureza Vickers. Estudiar su campo de aplicación.

III. FUNDAMENTO TEORICO GENERALIDADES: El ensayo Vickers se recomienda especialmente para determinar la dureza de materiales muy duros, con valores de dureza superiores a 500 HB. Para materiales con una dureza inferior, se recomienda emplear el ensayo de dureza Brinell. En todo caso, el ensayo Vickers se considera una mejora del ensayo de dureza Brinell, en tanto en cuanto permite ensayar materiales con superficies no planas, con espesores más pequeños, además de permitir la medida de todo tipo de dureza. 3

DEFINICION DE ENSAYO En el ensayo Vickers se emplea como elemento indentador una pirámide regular de diamante, de base cuadrada, cuyas caras laterales forman un ángulo de 136º. En la penetración del indentador contra la probeta, éste dejará una impresión cuadrada sobre el material de la probeta, que resulta más fácil de medir (más precisa) en este tipo de ensayo. La carga que se utiliza para presionar el indentador contra la probeta oscila entre 1 y 120 Kp, empleándose principalmente valores de carga de 1, 2, 3, 5, 10, 20, 30, 50, 100 y 120 Kp. No obstante, la carga más empleada es de 30 Kp. Por otro lado, el tiempo de aplicación de la carga durante el ensayo Vickers oscilará entre 10 y 30 segundos, siendo 15 segundos el tiempo más empleado para la duración del ensayo. Una vez realizado el ensayo, se miden las diagonales de la impresión cuadrada que resulta sobre la superficie de la probeta ensayada y se calcula el promedio (media aritmética) de las medidas obtenidas. El valor numérico de la dureza Vickers (HV) se obtiene dividiendo la carga P (kp) aplicada entre la superficie de la huella S (mm²) dejada sobre la probeta:

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𝑯𝑽 =

𝑷 𝑺

𝑯𝑽 = 𝟏. 𝟖𝟓𝟒 ×

𝑷 𝒅𝟐

Dónde: 

P la carga aplicada en el ensayo (Kp)



S es la superficie de la huella (mm2)



d es el valor promedio de la diagonal de la huella impresa en la probeta (mm).

DESIGNACION DE LA DUREZA VICKERS A continuación, se adjunta un ejemplo de la forma de designación de la dureza Vickers para cualquier material:  650 HV 30 (siendo en este caso, P = 30 la carga aplicada en el ensayo) APLICACIONES Como ya se ha indicado, el ensayo de dureza Vickers se recomienda para materiales con durezas superiores a 500 HB. Los ensayos Brinell y Vickers proporcionan resultados muy parecidos hasta un valor de 300 HB. A partir de los 300 HB la deformación de la bola puede falsear los resultados obtenidos mediante el ensayo Brinell, por lo que se recomienda usar el ensayo Vickers a partir de los 300 HB. El ensayo de dureza Vickers tiene ciertas ventajas frente a otros métodos de ensayo para calcular la dureza, como son:  En el ensayo Vickers los espesores de los materiales ensayados pueden ser mucho más pequeños que los del ensayo Brinell (hasta 0,2 mm).  Se puede utilizar el ensayo Vickers en materiales con superficies cilíndricas o esféricas.  El ensayo Vickers se puede utilizar tanto para materiales muy duros como en materiales blandos.  El ensayo Vickers es el ensayo más sensible para realizar el cálculo de la dureza de los materiales. 5

IV. MATERIALES, RECURSOS Y EQUIPO

 MATERIALES Máquina. Para los ensayos Vickers se usa el escleroscopio HP-250 marca Wekstoffprüfmaschinen, del cual se muestra su aspecto general en la figura 3. Este aparato sirve para la medición tanto de dureza Brinell como Vickers. Aplica cargas hasta de 250 kgf. Posee incorporado un microscopio de medición, el cual posee una resolución de 0,001 mm. El funcionamiento y procedimiento de medición serán explicados por el profesor y el monitor en el momento de la práctica.

 EQUIPO Probetas. Se ensayarán tres probetas de acero AISI O1, con distintos tratamientos térmicos. Estas mismas probetas se usarán luego para la medición de la dureza Rockwell y serán destruidas durante el ensayo de Impacto. 1) Probeta de acero AISI O1 en estado de suministro, 2) Probeta de acero AISI O1 templada en aceite, 3) Probeta de acero AISI O1 templada en agua. Las probetas deben ser pulidas cuidadosamente hasta lograr el brillo de una de sus caras donde se realizarán las mediciones, se debe tener especial cuidado en no calentar la superficie durante el procedimiento de pulimento El estándar ASTM E 92 presenta las siguientes exigencias a las probetas usadas para la medición de la dureza Brinell: Para evitar que el efecto de la indentación aparezca en el lado opuesto de la probeta, el espesor de ésta debe ser al menos 1,5 veces más que la longitud de la diagonal. La superficie debe ser lijada y pulida de manera que se observen con claridad los bordes de la huella en el momento de la medición con la precisión necesaria. La probeta debe ser montada de tal forma que la superficie esté en la normal del eje del indentador con una desviación máxima de ±1°.

V. PROCEDIMIENTO 

Para obtener la dureza Vickers de la superficie de un material se presiona contra la probeta un indentador piramidal de diamante con ángulo entre sus caras α = 6

136°. La pirámide se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden las dos diagonales de la impronta dejada, con ayuda de un microscopio. El valor medio de las diagonales (d) y el valor de la carga se sustituyen en la fórmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Vickers. En las mismas condiciones se realizan varias indentaciones más.

 Pesa utilizada : 0.2Kg Para calcular la dureza con el método Vickers se utiliza la siguiente fórmula:

𝐻𝑉 =

1.854𝑃 𝑑2

En la siguiente tabla se muestran los datos obtenidos y la dureza Vickers correspondiente a cada material. MATERIAL

d (mm)

Peso (Kg.)

Dureza (HV)

ALUMINIO

0.073

0.2

69.597

COBRE

0.055

0.2

122.605

BRONCE

0.0502

0.2

147.1723

ACERO SAE 1010

0.05

0.2

148.352

ACERO SAE 1045

0.041

0.2

220.6306

MATERIAL vs DUREZA VICKERS 250

DUREZA HV

200 150

ALUMINIO

100

COBRE BRONCE

50

ACERO SAE 1010

0

ACERO SAE 1045

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VI. OBSERVACIONES  La dureza Vickers y la dureza Brinell deben arrojar valores similares para el aluminio, pero se observa que tienen una pequeña desviación, lo que demuestra la incertidumbre en los resultados.

CONCLUSIONES  El ensayo de dureza vickers realizado para el presente informe se pueden considerar como no destructivos, dado que la deformación respecto a toda la superficie fue muy pequeña  Para usos en la ingeniería el material más conveniente vendría a ser el aluminio, debido a que es liviano y presenta una dureza regular.  Se concluye en todas las experiencias que los materiales más duros son los que tiene en su composición más carbono o mayor porcentaje de estos, en este caso lo aceros SAE 1010 y acero SAE 1045 son los más duros entre todos los materiales.  Si se combinan materiales pueden mejorar sus propiedades mecánicas, por ejemplo la combinación del aluminio con el cobre es conocida como duraluminio.

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