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.

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.

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,

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

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,

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

onde,

${\displaystyle h_{s}=}$ Ɛ ${\displaystyle {\frac {P_{max}}{S}}}$

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

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

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.

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

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

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

• Durómetro

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

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