FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERA

Ingeniería Electromecánica

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

INFORME # 2
ENSAYO DE DUREZA
DUROMETRO MODELO: THBRV-187.5D

Presentado a:
M.Sc.Eng Diana Carolina Dulcey Diaz

Presentan:

Jenifer Adriana Cortes Gomez 1.098.787.168

Nathalia Johana Bedoya Mora 1.098.803.342

BUCARAMANGA
Fecha de Presentación: (22-04-19)
TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................ 3
2. PLANTEAMIENTO DE LA PROBLEMÁTICA ............................................. 4
3. OBJETIVOS ............................................................................................... 5
3.1 OBJETIVO GENERAL............................................................................. 5
3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ................................................................... 5
4. MARCO TEÓRICO ..................................................................................... 5
4.1 ESCALA DE MOHS ................................................................................ 5
4.2 ENSAYO DE DUREZA VICKERS ........................................................... 6
4.3 ENSAYO DUREZA ROCKWELL ............................................................. 8
5. METODOLOGÍA DEL EXPERIMENTO .................................................... 11
6. EQUIPOS Y MATERIALES USADOS ...................................................... 11
6.1 Indentador de bola de diámetro: 2.5 mm, 5mm, 1.578 mm, de diamante
Rockwell y de diamante Vickers. ..................................................................... 11
6.2 Probetas de ensayo .............................................................................. 12
6.3 Durómetro ............................................................................................. 13
7 MONTAJE DEL EXPERIMENTO .............................................................. 14
7.1 Preparación de la pieza ......................................................................... 14
7.2 Calibración de la máquina THBRV-187.5D............................................ 16
7.3 Nivelación del equipo y preparación de ensayo ..................................... 16
7.4 Aplicación de la precarga ...................................................................... 17
7.5 Ensayo de Rockwell .............................................................................. 18
7.6 Ensayo de Vickers................................................................................. 19
8 PRESENTACION DE RESULTADOS ...................................................... 19
8.1 Probeta Acero 1018 .............................................................................. 20
9 ANALISIS DE RESULTADOS .................................................................. 21
10 CONCLUSIONES .................................................................................. 22
11 SUGERENCIAS .................................................................................... 22
12 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................... 23

2
 1. INTRODUCCIÓN

Las propiedades mecánicas de un material definen su uso en la ingeniería. Por

lo anterior, es importante conocer no sólo sus propiedades, sino también sus
características mecánicas. Si bien es cierto, todos los materiales poseen una
fragilidad, desgaste, fatiga, resistencia, dureza entre otras características que
se determinan a partir de diversos ensayos, en este caso, analizaremos el
ensayo de dureza.

Se entiende por dureza de un material a la resistencia que opone el material a

su deformación plástica permanente superficial por rayado o penetración. Entre
más duro es el material, difícilmente se puede deformar plásticamente ya que
esta dificultad está en función de la fuerza aplicada, es decir, entre mayor sea
la fuerza que se aplique para lograr deformación plástica, más duro se
considera el material.

La dureza de un material puede ser cuantificada por medio de una prueba de

indentación. Este método es muy común para la determinación de la dureza en
los metales variando así la geometría del indentador como la fuerza aplicada
sobre este, generando una escala de dureza diferente que permita comparar
dos o más materiales entre sí.

En este sentido, se puede definir también a la dureza de un material como

aquella propiedad de la capa superficial del material de poder resistir toda
deformación elástica, plástica o destrucción debido a la acción de esfuerzos de
contacto locales originados por otro cuerpo (llamado indentador o penetrador),
más duro, de determinada forma y dimensiones, el cual no sufre deformaciones
residuales durante el contacto.

Siempre se cumple que la dureza de un material resulta inversamente

proporcional a la huella que queda en su superficie al aplicarle una fuerza.

En la siguiente práctica analizaremos el comportamiento de un material por

medio de la máquina THBRV-187.5 d. la cual está disponible en el laboratorio
donde se llevará a cabo el ensayo que nos permitirá hallar la dureza de dicho
material teniendo en cuenta tres tipos de escala de medición de dureza: la
Brinell, Rockwell y Vickers y así compararlas entre ellas.

La práctica de dureza se realizó en el laboratorio de resistencia de materiales

empezando por la teoría aprendida en clase para luego ser puesta en práctica
siguiendo los principios de la mecánica de la norma ASTM E 10, E 92 y E 18 y

3
el manual de prácticas mostrado en la clase. Para el desarrollo de esta práctica
se manejaron definiciones y cálculos como la Dureza, Indentador, durómetro,
escalas de dureza y campos de aplicación del ensayo de dureza.

2. PLANTEAMIENTO DE LA PROBLEMÁTICA

Todos los materiales presentan cierto nivel de dureza. Por ejemplo la madera
tiene menor dureza que el metal, por lo tanto la madera se puede rayar o
romper fácilmente mientras que el metal resiste más.

Al aplicarle a un material cierta fuerza sin conocer sus propiedades mecánicas

puede ser sometido a cargas que dicho material no pueda soportar generando
fallas o rupturas en este que hacen que la vida de las personas puedan estar
en peligro.

En campos como la arquitectura, metalurgia, la producción automotriz, entre

otros se deben realizar pruebas que permitan la selección de los materiales
adecuados. Por ejemplo, en la construcción si se usara un metal que no tenga
la dureza suficiente para soportar la estructura podría producir un derrumbe.

La determinación del nivel de dureza en un material es fundamental para darle

el uso correcto en cualquier proceso y aplicación, para ello se requieren
pruebas específicas sobre los materiales que nos ofrezcan mediciones exactas
para conocer las posibles aplicaciones que se les den a estos

Figura 1: manejo del durómetro en un material metálico dejando una huella

usando un indentador de figura geométrica de una esfera que permite
determinar la dureza de brinell.

Fuente: (Kirnosov, 1985)

4
 3. OBJETIVOS

3.1 OBJETIVO GENERAL

Analizar las propiedades de un material cuando se le somete a cargas de

indentación aplicando los principios de la mecánica de materiales y siguiendo
los lineamientos de las normas ASTM E10, E 92 y E 18.

3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Conocer la operación del durómetro THBRV- 187.5 para practicar

ensayo de dureza Vickers y Rockwell bajo las normas técnicas vigentes
 Determinar medidas de dureza en un material en las escalas
anteriormente nombradas.
 Establecer diagramas estadísticos de comparación por cada escala de
dureza de los resultados obtenidos con los establecidos.
 Analizar las propiedades de un material sujeto a la dureza en diferentes
fuentes

4. MARCO TEÓRICO

4.1 ESCALA DE MOHS

La escala de Mohs ordena la dureza de diez minerales en función de su

capacidad para rayar o ser rayados (siguiendo el principio de que los minerales
de mayor dureza rayan a los de menor dureza). La escala está ordenada de
forma ascendente situando en el número 1 al talco como mineral más blando y
en el número 10 al diamante como el más duro; si bien esto no significa que el
diamante sea 10 veces más duro que el talco (es una escala de dureza relativa,
no proporcional).

5
Figura 2: Escala de Mohs

Fuente: Autores

4.2 ENSAYO DE DUREZA VICKERS

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.

El ensayo de dureza vickers permite medir la dureza de prácticamente todos

los materiales metálicos independiente del estado y espesor. Una característica
de este ensayo es que su indentador tiene forma de pirámide de base
cuadrada.

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.

6
Figura 3: Indentador Vickers de pirámide regular de diamante de base
cuadrada

Fuente: Ingemecánica página web

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 A (mm²) dejada sobre la
probeta:

( )
( )
Donde:

P, la carga aplicada en el ensayo (Kp)

A, es la superficie de la huella (mm2)
d, es el valor promedio de la diagonal de la huella impresa en la probeta (mm).

Designación de la dureza Vickers: A continuación, se adjunta un ejemplo de la

forma de designación de la dureza Vickers para cualquier material:

Ejemplo: 650 HV 30 (siendo en este caso, P = 30 la carga aplicada en el

ensayo.

7
4.3 ENSAYO DUREZA ROCKWELL

El ensayo Rockwell es quizás el método más extendido, ya que la dureza se

obtiene por medición directa y es un modelo de ensayo apto para ser empleado
en todo tipo de materiales.

Este método de cálculo de la dureza se basa también en la medición de la

profundidad de penetración de una determinada herramienta (indentador) en el
material bajo la acción de una carga prefijada. Se suele considerar también un
ensayo no destructivo, por el pequeño tamaño de la huella que deja sobre la
superficie del material ensayado.

El número de la dureza Rockwell (HR) se mide en unidades convencionales y

es igual al tamaño de la penetración sobre cargas determinadas.

En el ensayo Rockwell, como herramienta indentadora se va a emplear un tipo

u otro en función de la dureza del material a ensayar, debiéndose consultar las
correspondientes tablas Rockwell para su elección, según el caso. De manera
genérica, se tendrá que:
• Para materiales duros (HB>200): se empleará como indentador un diamante
en forma de cono de 120º de punta redondeada y radio de 0,2 - 0,01 mm.

• Para materiales blandos (HB<200): se empleará como indentador una bola

de acero templado de 1/8" y 1/16", y también de 1/2" y ¼"

8
Figura 4: Tablas Rockwell

Fuente: Ingemecánica página web

En la figura 5 se indican las escalas de dureza Rockwell. De manera

genérica, las escalas A, B, C, D, E, F, G, H, K, L, M, P, R, S y V, son las
empleadas en los ensayos para medir materiales gruesos, mientras que
para materiales finos se emplearán las escalas 15-N, 30-N, 45-N, 15-T, 30-T
y 45-T

9
Figura 5: Escala de dureza Rockwell

Fuente: Autores

Para designar la dureza Rockwell de un material se usa la siguiente

nomenclatura:

Donde:
n, es el valor numérico de la dureza obtenida
HR, es el identificador del ensayo Rockwell

10
Letra, después del identificador HR, seguirá una letra correspondiente al tipo
de escala usada.
Ejemplo: 60 HR B
Se trataría de un material en el que se ha obtenido un valor de dureza de 60
en el ensayo Rockwell y se ha usado la escala B.

Por otro lado, para la medida de una dureza superficial de 30 para un

material en el que se hubiera aplicado un esfuerzo de 30 kp con bola de
1/16 pulgadas, sería:
30HR30

5. METODOLOGÍA DEL EXPERIMENTO

La metodología realizada en el laboratorio de resistencia de materiales para el

desarrollo de la práctica es experimental ya que se puede analizar las
propiedades de un material a partir de una serie de datos y cálculos vistos
anteriormente.

La metodología teórico-práctico permite antes de una práctica tener unas

bases para realizarla y así desarrollarla de la mejor manera, por eso antes de
los experimentos hubo una clase previa en la cual se nos recordaron
conceptos y cálculos que se vieron en la materia Resistencia de Materiales.

El conocimiento adecuado de las propiedades de la probeta adquirida es

fundamental para la prueba, ya que con estas se conoce el tipo de carga que
puede ser aplicada y que indentador se usa para evitar daños que puedan
generar costes mayores.

El manejo adecuado del durómetro es fundamental para la realización de una

prueba exitosa y el entendimiento de esta.

6. EQUIPOS Y MATERIALES USADOS

6.1 Indentador de bola de diámetro: 2.5 mm, 5mm, 1.578 mm, de

diamante Rockwell y de diamante Vickers.

11
Figura 6: Indentadores usados en la práctica para la máquina THBRV-187.5D

Fuente: Autores

6.2 Probetas de ensayo

En la práctica correspondiente el material usado fue el acero 1018 de diámetro

50 mm y de espesor 8 mm con técnica de “pulido a espejo”.

Figura 7: Probeta acero 1018 usado en la práctica

Fuente: Autores

12
6.3 Durómetro
Figura 8: durómetro del laboratorio de resistencia de materiales

Fuente: Autores

Figura 9: parte interna del durómetro observando su parte superior y el

posicionador de cargas

Fuente: Autores

13
Figura 10: cargas que pueden ser aplicadas al durómetro THBRV-187.5D

Fuente: Autores

7. MONTAJE DEL EXPERIMENTO

Para realizar el ensayo se usó como guía el numeral 5 del informe, en donde
se encuentra la metodología, paso por paso. Para la entrega de los resultados
se dividió en dos la práctica. Primero, el ensayo de dureza en escala Rockwell
y segundo, el ensayo de dureza en la escala Vickers.

7.1 Preparación de la pieza

La pieza del material debe ser examinada cuidadosamente con el fin de

cerciorarse de que esté libre de óxido, polvo, grasa o cualquier impureza que
afecte el ensayo.

La probeta de material de ensayo debe ser con anterioridad debidamente

pulida a espejo.

La base utilizada en el soporte debe estar completamente limpia, seca, libre de

impurezas ni oxido y uniforme.
El ensayo debe llevarse a cabo a una temperatura entre los 10 y 35°C.
Las condiciones de espesor mínimo de la pieza de material deben ser
evaluadas según los requerimientos del manual de operaciones del equipo y la
norma ASTM E18 anteriormente nombrada.

14
Figura 11: Probeta de Acero 1018

Fuente: Autores

Figura 12: Certificado de probeta de Acero 1018

Fuente: Autores

15
7.2 Calibración de la máquina THBRV-187.5D
Este paso fue uno de los más importantes, puesto que fue donde se calibró la
máquina.
Mediante la utilización de patrones certificados se comprueba la calibración del
equipo, empleando el ensayo al patrón correspondiente en la escala de prueba.
Verificando las lecturas tomadas por el fabricante

Figura 13: Calibración máquina THBRV-187.5

Fuente: Autores

7.3 Nivelación del equipo y preparación de ensayo

Elegir la clase de indentador a emplear.

Seleccionar, colocar y ajustar el indentador según los lineamientos nombrados

en las tablas 1, 2 y 3 del manual de operaciones del equipo complementado.

Seleccionar la escala de trabajo, la cual tiene la relación indentador/peso.

Posicionar la perrilla de carga en el peso necesario para el ensayo y la escala a

utilizar.

16
Figura 14: Indentadores del durómetro THBRV-187.5

Fuente: Autores

Figura 15: Nivelación de la base del durómetro

Fuente: Autores

7.4 Aplicación de la precarga

Oprimir START, siendo el accionamiento del equipo que de manera electrónica

aplica la carga menor de 98.07 N (10Kg) en forma gradual hasta obtener la
indicación apropiada. Se verifica el movimiento de las agujas de acuerdo al
equipo.

La precarga prepara el equipo para la aplicación de la carga mayor, asegura

que el indentador esté haciendo contacto con el material.

Al aplicar la precarga, la aguja no debe girar más de una vuelta y media, de

otra manera se debe cambiar la escala.

17
Observar numerales de 4.3 a 4.3.8 del manual de operaciones del equipo
complementado como guía en el procedimiento del ensayo.

Figura 16: Aplicación de la precarga al material

Fuente: Autores

7.5 Ensayo de Rockwell

Figura 17: Toma de valores y resultados del ensayo de dureza Rockwell

Fuente: Autores

18
7.6 Ensayo de Vickers

Figura 17: Toma de valores y resultados del ensayo de dureza Vickers

Fuente: Autores

8. PRESENTACION DE RESULTADOS

ENSAYO DE DUREZA ROCKWELL

VALOR N°1 80,39 HR B

VALOR N°2 85,2 HR B

VALOR N° 3 84,5 HR B

PROMEDIO 83,36333333 HR B

ENSAYO DE DUREZA VICKERS

VALOR N°1 181 HV

VALOR N°2 174 HV

VALOR N° 3 147 HV

VALOR PROMEDIO 167.333 HV

19
8.1 Probeta Acero 1018

Tabla 1: Registro del Experimento Acero 1018

REGISTRO
INFORMACIÓN DEL EQUIPO
NOMBRE MARCA
Motorized Brinell Rockwell
Vickers Hardness Tester THBRV-187.5D
INFORMACIÓN DE LA PROBETA
TIPO DE MATERIAL CARACTERISTICAS
CONDICION TIPO DE DUREZA BRINELL
SUPERFICIAL INDENTADOR ESTABLECIDA EN
DOCUMENTACION
TECNICA
Acero 1018 Indentador
Plana y lisa bola de acero
endurecido y
piramidal
Vickers
DUREZA PROMEDIO

CARGA APLICADA[KN] HV HR

1 83.363
HRB

2 30 167.333

IMAGEN DE LA PROBETA POSTERIOR A LA PRUEBA

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9. ANALISIS DE RESULTADOS

EL ensayo rockwell fue realizado bajo las siguientes condiciones:

Material: ACERO 1018

 Carga: 10 Kg.f
 Bola 1/16” Ø
 Escala B

El ensayo de dureza Vickers se realizó bajo las siguientes condiciones:

 Carga: 30 kg.f
 Indentador piramidal base cuadrada
 Tiempo: 10 segundos

Tabla 2: Datos obtenidos en la prueba

MATERIAL ACERO 1018

CARGA (KG-f) TIEMPO (seg) mvh mm
1 30 10 181 0.554
1.1 30 10 174 0.566
1.2 30 10 147 0.61
Prom 30 10 167,3333333 373,3333333

Fuente: Los autores

La dureza obtenida por el primer método (Dureza Rockwell) se halló sin

necesidad de mayores cálculos dado que la máquina utilizada para dicha
prueba, mostraba directamente los valores de dureza en el tablero.

En conclusión para la probeta de ACERO 1018 certificado, la dureza

promedio fue de 83.3633 HR B.

Por otra parte, la obtención de la dureza Rockwell se debió realizar

ciertos cálculos luego de la toma de datos, puesto que en el microscopio
se podía observar el rombo generado por la indentación piramidal mas
no, el valor de la dureza de dicho material.

Luego de aplicar las formulas y analizar el valor obtenido con las tablas
de la máquina. Se concluyó que la dureza promedio Vickers fue 167.333
HV.

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 10. CONCLUSIONES

 La dureza, por definición, es una propiedad de la capa superficial del

material, y no es una propiedad del material en sí.

 Los métodos de dureza por indentación presuponen la presencia de

esfuerzos de contacto, y por lo tanto, la dureza puede ser cuantificada
dentro de una escala.

 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.

11. SUGERENCIAS

 Tener claro el material a analizar ya que con sus propiedades se pueden

confirmar las cargas que pueden ser aplicadas a este y así evitar accidentes
con lo equipos.
 Estar atento a las especificaciones dadas por el docente antes y al
auxiliar Brayan durante el desarrollo de la práctica para que esta se realice de
la mejor manera.
 En el momento de mandar a hacer las diferentes probetas es necesario
pedirle la confirmación al vendedor de que los materiales sean correctos y las
medidas especificadas se hayan cumplido de la mejor forma posible ya que al
no ser sus propiedades especificas pueden presentarse daños en el indentador
lo cual genera grandes costos para ser arreglado.
 La probeta al realizar la practica debe ser totalmente plana para evitar
errores en la práctica.

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 12. BIBLIOGRAFÍA
Laizhou Lyric Testing Equipment Co., Ltd. (2016). Liryctest. Recuperado el
Marzo de 2018, de http://www.lyrictest.com/THBRV-187.5.html

Modelo thbrv-187.5d digital Brinell, Rockwell & Vickers probador de dureza.

(2018). Recuperado el 2018, de https://spanish.alibaba.com/product-
detail/model-thbrv-187-5d-digital-brinell-rockwell-vickers-hardness-tester-5465
Tarbuck, E. y Lutgens, F. (2010). Ciencias de la Tierra: Una introducción a la
geología física (Volumen I; página 78). Madrid: Editorial UNED.

Joseph Kriehuber (1832). Retrato de Friedrich Mohs (geólogo inventor de la

escala de Mohs). Imagen obtenida en Wikimedia Commons.
Estrada , J., & Ramirez, H. (2007). Fractura Mecánicas en los Materiales.
Universidade de San Carlos.

Kirnosov, V. (1985). Medicion de fuerza y dureza. La Habana: Pueblo y

Educación.

QuimiNet. (2011). ¿ Cómo medir la dureza de los diferentes materiales ?

Quiminet, 1.

Ingemecánica. (s.f.). Ingemecánica. Obtenido de https://ingemecanica.com/

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