Según la RAE, “dureza” es “la cualidad de duro”. Y “duro”, podemos entenderlo como “el cuerpo que se resiste a ser labrado, rayado, comprimido o desfigurado, que no se presta a recibir nueva forma o lo dificulta mucho”. En otras palabras: la dureza es una resistencia de un material a alteraciones físicas como el rayado o la penetración.
Así, los ensayos de dureza son uno de los métodos más empleados en la industria para determinar la calidad de los materiales como los metales. En este post te explicamos en qué consisten estas pruebas, cuáles son los tipos más habituales y cómo se llevan a cabo en los laboratorios químicos.
Ensayo de dureza: definición
Una prueba o ensayo de dureza es el examen que se realiza sobre distintos materiales con el fin de evaluar su resistencia a ser rayados o penetrados por otras sustancias. En general, cuanto mayor sea la dureza de la superficie de las piezas, mejor será su comportamiento frente al desgaste, la abrasión o la deformación en su interacción con el entorno.
Sin duda, realizar prácticas de este tipo para medir la dureza de los materiales es de gran importancia, ya que permite conocer en profundidad las propiedades del material y, por consiguiente, saber si un determinado tratamiento es adecuado o no.
¿Cómo se mide la dureza de los materiales?
Ante la pregunta de cómo se mide la dureza, cabe señalar que los ensayos de dureza se pueden distinguir en función de si miden la fortaleza frente al rayado o la penetración. En ambos casos, se aplican determinados materiales sobre la superficie de la muestra para estimar su dureza. La diferencia entre las diferentes modalidades radica en la naturaleza de los procedimientos empleados.
¿Cómo sabemos qué método de ensayo hacer?
Pero, ¿cómo escoger el ensayo de dureza de un material? Encontramos diferentes tipos de metodologías, por lo que es importante tener en cuenta los siguientes puntos a la hora de su selección:
- Tipo de material
- Dureza del material (aproximada)
- Tamaño del objeto o pieza
- Cantidad de muestras para el ensayo
- Si hay que cumplir una determinada normativa
- Precisión para el resultado
- Homogeneidad o heterogeneidad del material
- Si se requiere de embutición
Recuerda: en Infinitia contamos con el equipo necesario para realizar ensayos con los materiales. Uno de nuestros puntos fuertes es que llevamos adelante ensayos a medida, completamente personalizados para nuestros clientes.
Tipos de ensayos de dureza
Ahora que ya sabes qué es un ensayo de dureza, veamos las principales tipologías.
Ensayos de dureza al rayado
¿Sabías que el diamante es el elemento natural más duro? Y es que un diamante solo puede ser rayado por otro diamante. Conozcamos los diferentes tipos de ensayo de dureza para comprobar la unidad de dureza al rayado.
Escala de Mohs
Talco, yeso, calcita, fluorita, apatito, ortosa, cuarzo, topacio, corindón y diamante. Esta es la escala de Mohs. La primera escala, diseñada por el propio Mohs en el año 1820, sobre el valor de la dureza en los minerales.
Es el primer método utilizado para medir la dureza de los materiales. Funciona con una escala numérica formada por 10 minerales, representando cada uno de ellos un grado de dureza. Las distintas sustancias se clasifican en esta escala de dureza según el número de minerales que pueden rayar su superficie. No obstante, es un método algo impreciso, ya que no funciona con los metales.
Ensayo de dureza Martens
El ensayo de dureza Martens es un tipo de ensayo de dureza, en el que las superficies son rayadas con un cono de diamante impulsado por una fuerza fija, por lo que resulta apta para sustancias más resistentes. La dureza de los materiales se calcula midiendo la anchura de la raya producida por la punta del diamante. Así, este método Martens permite medir el rayado en metales.
Ensayos de dureza por penetración
¿En qué se mide la dureza? Otra forma de dar respuesta es de acuerdo a la forma del penetrador y su aplicación. En este sentido, podemos distinguir principalmente entre los métodos de Brinell, Vickers y Rockwell.
Ensayo de dureza Brinell
El ensayo de dureza Brinell se puede emplear con materiales extremadamente blandos y con metales férricos, siempre que su superficie no sea esférica o cilíndrica. Así, este ensayo de dureza permite emplear muestras de gran tamaño con estructura de grano irregular o grande. El objeto indectador es una pequeña bola de acero (1-10 mm) que se aplica con una carga de una fuerza determinada para cada tipo de material. La dureza se obtiene midiendo el diámetro de la huella con una lupa microscópica. Por su parte, el nombre de las unidades de dureza Brinell es HBW.
Ensayo de dureza Vickers
En esta ocasión, en este ensayo Vickers, el penetrador es una pirámide de diamante cuadrangular con un ángulo de 136° entre las caras opuestas. Esto hace que el método Vickers se pueda emplear sobre superficies esféricas y materiales sólidos (incluyendo metales) de mayor dureza que los ensayos Brinell. El resultado final se consigue dividiendo la fuerza empleada entre el área de la marca producida por la indectación.
Ensayo de dureza Rockwell
La escala Rockwell es el estudio más común para definir la dureza de los metales por su sencillez, rapidez y facilidad de uso. Las escalas de dureza Rockwell se calculan con una máquina que mide la profundidad de la penetración sobre la superficie de la muestra, dejando una huella más pequeña que el resto de los procedimientos. Para los materiales blandos, en el método Rockwell se emplea como indectador una bola templada de acero, mientras que para los duros se utiliza un cono de diamante de 120°.
¿Cuándo se realizan los ensayos de dureza?
Si bien se pueden realizar sobre todo tipo de sustancias y en sectores productivos de diversa índole, actualmente la aplicación más habitual de estos ensayos es caracterizar el grado de resistencia y dureza de los metales en la industria metalúrgica, lo que repercute en una mayor fiabilidad para las construcciones finales.
Las pruebas de dureza de los metales y del resto de los materiales aportan información fundamental sobre propiedades como la fuerza, la ductilidad o la resistencia frente a las deformaciones plásticas y elásticas. De este modo, funcionan como un mecanismo de control de la calidad en los procesos productivos, ayudando a los fabricantes a seleccionar los compuestos más indicados para cada uso.
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