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LABORATORIO TECNOLOGIA DE MATERIALES Informe N° 2 “ENSAYO DE DUREZA” INTEGRANTES:

Grupo: C12-3-B Profesor: Fecha de Entrega: 15 de septiembre

2014 – 2

Introducción Desde tiempos anteriores la humanidad siempre ha deseado las propiedades para lass aplicaciones en sus necesidades. Hoy en la actualidad poder ver diferentes clasificaciones de materiales con aleaciones múltiples que hacen mejor su composición y

procesado en diferentes industrias. Para empezar a poner a prueba los diferentes tipos de materiales como acero 1020, acero estructural 1045, bronce, cobre, acero de herramienta y aluminio, y clasificarla según su dureza. A continuación determinaremos cada uno de los materiales mencionados.

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Determinar la dureza de los diferentes materiales.  Conocer las equivalencias entre los distintos métodos de ensayos HB, HV, HRC y HRC. 

Conocer los métodos de dureza más utilizados en la industria.

OBJETIVOS SECUNDARIOS  Realizar el trabajo en equipo coordinadamente.

HERRAMIENTAS, EQUIPOS Y MATERIALES   -

Herramientas y equipo Equipo de ensayo de dureza ZWICK / ROELL Materiales y/o probetas SAE 1020 SAE 4140 BRONCE BRONCE ALUMINIO LATON

FUNDAMENTO TEÓRICO MÉTODO BRINELL.- Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método o ensayo más antiguo para medir la dureza. Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El ensayo de dureza Brinell

consiste en presionar la superficie del material a ensayar con una bolilla de acero muy duro o carburo de tungsteno, produciéndose la impresión de un casquete esférico correspondiente a la porción de la esfera que penetra Fig. 1. El valor de dureza, número de Brinell HB, resulta de dividir la carga aplicada P por la superficie del casquete, por lo que:

H B=

La

[ ]

P kg πhD mm 2

profundidad h del casquete impreso se mide directamente en la máquina, mientras la carga

se mantiene aplicada de modo de asegurar un buen contacto entre la bolilla y el material. Otra manera de determinar el número HB es partiendo del diámetro d de la impresión lo cual tiene la ventaja de que se pueden efectuar tantas mediciones como se estimen necesarias y en microscopios o aparatos especialmente diseñados para tal fin. Para aquello la fórmula queda definida así:

H B=

2P πD( D−√ D −d ) 2

2

En algunos materiales la penetración de la bolilla origina una craterización Fig. 2.a y en otros una depresión Fig. 2.b. En estos casos los valores obtenidos a partir de la medición de h no coinciden con los obtenidos en función de d, ya que la profundidad h medida no corresponde al casquete cuyo diámetro es d, sino al de diámetro d1, cuya determinación exacta en forma práctica es dificultosa.

La

carga

a

aplicar

depende del material a probar y del cuadrado del diámetro de la bola del penetrador, es decir: P=K.D2, donde K es el coeficiente empleado para cada clase de material, siendo estos mayor para los materiales duros y menor para los materiales blandos. Para esto los coeficientes elegidos son: MATERIALES Hierro y aceros Cobre, bronce y latones Aleaciones ligeras Estaño y plomo

K(coeficiente) 30 10 5 2.5

MÉTODO ROCKWELL.-Se define la dureza Rockwell como un método de ensayo por identación por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un identador cónico esferoidal de diamante (penetrador de diamante), o una bola de acero endurecido (acero o carburo de tungsteno), bajo condiciones específicas contra la superficie del material a ser ensayado, y se mide la profundidad permanente de la impresión bajo condiciones específicas de carga. a) PENETRADOR DE DIAMANTE.- Este tipo de penetrador debe emplearse en pruebas de dureza para las escalas A, C y D. Consiste en un cono de diamante cuyo ángulo es de 120º ± 0.5º. La punta es un casquete esférico con un radio de 0.2 mm. La forma del casquete y el valor del radio del penetrador tienen influencia importante en el valor de la dureza. Por lo cual es necesario comparar los resultados obtenidos con un penetrador patrón sobre piezas patrón de diferentes durezas.

b) PENETRADOR

ESFÉRICO DE ACERO.- Este

tipo de penetrador debe emplearse en los ensayos de dureza para las escalas B, E y F. Consiste en un balín de acero templado y pulido, con un diámetro de 1.588 mm ± 0.003 mm; Excepto para la escala E, que tiene un diámetro de 3.175 mm ± 0.004 mm. Dicho balín debe estar pulido y no debe presentar defectos superficiales.

En los dos tipos de penetrador debe evitarse la acumulación en el penetrador de: polvo, tierra, grasa o capas de óxidos, dado que esto afecta los resultados de la prueba.

PROCEDIMIENTOS Y RESULTADOS

1) Ensayos con el durómetro universal Zwick/Roell:

Durómetro Zwick/Roell Material

HB

HV

HRB

HRC

SAE 1020

149,13

149,13

78,6

-

SAE 1045

194,5

204,5

-

-

BRONCE

119,9

125,9

-

-

COBRE

88,1

93,1

42.6

-

ALUMINIO

47,3

-

-

-

HIERRO FUNDIDO

190,7

200,7

88.81

-

LATÓN

131,9

113,9

62,4

-

 Al realizar los ensayos con el durómetro en los distintos materiales pudimos comprobar que el aluminio no tienen dureza Rockell B ni dureza Vickers.

 En los distintos materiales ensayados, el aluminio es el que tiene menor dureza con 47,3HB.

 En el SAE 1020 la dureza Vickers y Brinell son iguales.  En la mayoría de los materiales ensayados no se obtuvo la dureza HRC OBSERVACIONES:

 Se debe calibrar las maquina al inicio y al final de una serie de ensayos en una misma escala.  La profundidad hallada en el ensayo Rockwell, indica menos dureza para el material.  Todos los durómetros deben marcar inicio o cero antes de realizar una experiencia.  Fue muy complicado manejar la máquina porque hay una configuración distinta para cada ensayo dureza.  Hay un tiempo diefernte aplicado a cada ensayo, una carga y una precarga.

CONCLUSIONES  El material con mayor dureza es el SAE 1045 en cuanto a los diferentes ensayos realizados.  Podemos determinar que el material cobre y aluminio tienen vaga dureza (88,1HB; 77,3HB), por ello legamos a la conclusión que estos materiales pueden estar sometidos a una fatiga.  Al realizar varios ensayos obtuvimos los resultados casi en el mismo estándar, lo cual nos da la seguridad que el trabajo realizado fue de manera correcta.

 También llegamos a la conclusión que el tiempo de aplicación de carga es depende a la dureza del material, en este caso podemos decir al cobre y latón, tuvieron mayor tiempo de la carga debido a su baja resistencia.

BIBLIOGRAFIA

 William F. Smith. “Fundamentos de ciencia e ingeniería de materiales”, Editorial McGrawHill, 1998.  Donald Askeland, “Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Editorial Thomson Editores, 3era edición, 1998.  William Callister, “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, Editorial Reverté S.A