1. FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
CURSO
:
MECANICA DE LOS MATERIALES
TEMA
:
LABORATORIO DE DUREZA
DOCENTE
:
DR. JORGE A. OLORTEGUI YUME, PH.D
ALUMNOS
:
ALFARO AYQUIPA, ALDEHIR
CHÁVEZ HONORES, DIEGO
CÓRDOVA CHÁVEZ, LUIS
FARFÁN COLLAO, ALEXANDER
GOZZER REGALADO, ERIC
GUTIÉRREZ PÉREZ, ALEXIS
HUANES ALVAN, GUILLERMO
RABANAL ALVA, MARIO
SANTILLÁN RIVERA, JHAIR
VILLALOBOS NÚÑEZ, JUAN
CICLO
:
IV
Trujillo - Perú
2013
2. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
INDICE:
I.- Teoría……………………………………………………………………..…Pag. 3
II.- Materiales, Equipos E Instrumentos………………………………….....Pag. 10
III.- Procedimientos…………………………………………...………..…….Pag. 13
IV.- Resumen de resultados…………………………………………………..Pag. 15
V.- Conclusiones……………………………………………………………….Pag.24
VI.- Recomendaciones……………...………………………………………...Pag. 25
VII.- Bibliografía…………………...…………………………………………Pag. 25
VIII.- Linkografía…………………………………………………………….Pag. 25
INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
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3. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
I.- TEORIA:
DUREZA BRINELL
CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES.
Definición de dureza: Se entiende por dureza la propiedad de la capa superficial de un material de
resistir la deformación elástica, plástica y destrucción, en presencia de esfuerzos de contacto locales
inferidos por otro cuerpo, más duro, el cual no sufre deformaciones residuales (indentador o
penetrador), de determinada forma y dimensiones.
Un análisis de la anterior definición nos lleva a las siguientes conclusiones:
1) La dureza, por definición, es una propiedad de la capa superficial del material, no del material en
sí.
2) Los métodos de dureza por indentación presuponen la presencia de esfuerzos de contacto, por lo
tanto
la
dureza
puede
ser
cuantificada
como
tal.
3) El indentador o penetrador no debe sufrir deformaciones residuales.
El estándar ASTM E 10-78 define la dureza Brinell como un método de ensayo por indentación por
el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza una bola endurecida, bajo condiciones
específicas, contra la superficie del material a ensayar y se mide el diámetro de la impresión
resultante luego
de remover la
carga.
Figura 1. Símbolos que describen la dureza Brinell
Ateniéndonos a la definición, el número de dureza Brinell (como esfuerzo de contacto), es la
relación de la carga P que efectúa el indentador esférico de diámetro D, al área de la superficie de la
huella:
Ecuación 1.
HBS para los casos en que se utilice bola de acero
HBW para cuando se utilice bola de carburo de tungsteno
El carburo de tungsteno es un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. Pertenece al
grupo de los carburos con composición química de W3 C hasta W6 C.
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4. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
La deducción de la fórmula de cálculo del área A del casquete esférico, puede verse en el anexo 1.
En la práctica se usa la siguiente fórmula de trabajo:
Ecuación 2.
Donde:
D = es el diámetro de la bola en mm,
F = es la carga aplicada en kgf, y
d = es el diámetro medio de la indentación en mm.
El método estándar como tal se realiza bajo las siguientes condiciones:
Diámetro de la bola (D) : 10 mm
Carga (F):
3000 kgf
Duración de la carga (t): 10 … 15 s
En el caso de realizarse el ensayo bajo estas condiciones el número de dureza
Si por alguna razón no pueden aplicarse las condiciones estándar es posible aplicar cargas menores
y utilizar indentadores esféricos de diámetros menores (estas mediciones no se consideran como
estándar). En este caso la obtención de resultados comparables de los ensayos exige la observación
del criterio de semejanza que para el caso dado corresponde a la constante de la relación de la carga
respecto al cuadrado del diámetro de la bola (obsérvese la fórmula de dureza), es decir,
Ecuación 3
Se toma esta relación igual a 30, 10 y 2,5 según la naturaleza y dureza supuesta del material
investigado.
En el caso de realizarse el ensayo bajo condiciones distintas a las estándar y atendiendo a la
consideración anterior, la dureza Brinell se denota también como HB, pero con la adición de sufijos
que indiquen el diámetro de la bola, la carga y el tiempo de aplicación de la misma. Ejemplo: 63
HB
10/500/30
Esta notación indica una dureza Brinell de 63 medida con una bola de 10 mm de diámetro y una
carga de 500 kgf aplicada durante 30 s.
Se debe tener sumo cuidado en que el diámetro de la huella esté entre el 24% y 60% del diámetro de
la bola. Es decir, para las condiciones estándar (bola de diametro 10 mm), el diámetro de la huella
debe estar entre 2,4 y 6 mm. En la literatura se considera que la huella “ideal” es de d= 0,375 D.
Probetas. : para evitar que el efecto de la indentación aparezca en el lado opuesto de la probeta, el
espesor de ésta debe ser al menos 10 veces más que la profundidad de la indentación. Cuando sea
necesario, 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. Se debe tener cuidado de no
sobrecalentar la superficie en los procesos de pulimento.
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5. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
Indentadores. La bola estándar para el ensayo de dureza Brinell debe tener 10 mm de diámetro con
una desviación no mayor de 0,005 en cualquiera de los diámetros. Las bolas más pequeñas tienen
diámetros y tolerancias como se muestra en la siguiente tabla.
Tabla 1. Diámetros y tolerancia
Las bolas de carburo de tungsteno deben tener una dureza Vickers (HV) de al menos 1500
(actualmente no se recomiendan bolas de acero).
La prueba de dureza Brinell no se recomienda para materiales que tengan una dureza superior a
650 HBW. Las bolas deben estar excelentemente pulidas y libres de defectos en su superficie.
DUREZA VICKERS
CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES
El método Brinell, posee una serie de insuficiencias. Con dicho método no se puede ensayar
probetas si su dureza se aproxima a la dureza de la bola, porque ésta sufre deformaciones que
alteran los resultados del ensayo. Si se utilizan bolas de acero este hecho limita la prueba Brinell a
durezas máximas HB 400…500, si se usan bolas de carburo se limita a durezas HB 650. A causa de
la gran profundidad de la impronta es imposible determinar la dureza de la capa superficial
especialmente tratada, porque la bola penetra a través de esta capa a la parte interior más blanda. La
medición del diámetro de la impronta a veces no es exacta a causa de que el metal desalojado por la
bola se acumula cerca de los bordes de la impronta. Por esto surgió la necesidad de hallar otros
métodos de determinación de la dureza.
Durante las mediciones estandarizadas de dureza Vickers se hace penetrar un indentador de
diamante en forma de pirámide de cuatro caras con una ángulo determinado en el vértice. La
utilización de una pirámide de diamante tiene las siguientes ventajas:
1) Las improntas resultan bien perfiladas, cómodas para la medición
2) La forma de las improntas es geométricamente semejante, por lo cual la dureza para un
mismo material es constante, independientemente de la magnitud de la carga
3) La dureza con la pirámide coincide con la dureza Brinell para los materiales de dureza
media
4) Este método es aplicable con igual éxito para los materiales blandos y duros, y sobre todo
para los ensayos de probetas delgadas y las capas superficiales.
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6. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Figura 2a. Indentador piramidal Vickers
Vickers
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Figura 2b. Impronta piramidal de dureza
Los números HV y HB son cercanos en su valor absoluto debido a la igualdad del ángulo del vértice
de la pirámide al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso de una huella “ideal” cuando d =
0,375 D. Esta consideración sirve de base para determinar el valor del ángulo del vértice de la
pirámide estándar a = 136°.
El estándar ASTM E 92-82 define la dureza Vickers como un método de ensayo por indentación
por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador piramidal de base
cuadrada que tiene un ángulo entre caras específico, bajo una carga predeterminada, contra la
superficie del material a ser ensayado y se mide la diagonal resultante de la impresión luego de
remover la carga.
Figura 3. Sobre el ensayo de Vicerks (formato del estándar ASTM E-92)
El sentido físico del número de dureza Vickers es análogo a HB. La magnitud de HV es también un
esfuerzo convencional medio en la zona de contacto del indentador, muestra y suele caracterizar la
resistencia
del
material
a
la
deformación
plástica
considerable.
Con base en esto:
Ecuación 4.
Donde d es la media aritmética de las diagonales d1 y d2.
Debido a que el valor del ángulo α es constate e igual a 136°, en la práctica se usa la siguiente
fórmula de trabajo:
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Ecuación 5.
El método estándar se realiza bajo las siguientes condiciones:
Indentador Pirámide de diamante a = 136°
Carga (P):
1…120 kgf
Duración de la carga (t): 10 … 15 s
El número de dureza Vickers se denota como HV. Ejemplos: 440 HV 30 Esta notación indica una
dureza Vickers de 440 bajo carga de 30 kgf. Aplicada por un tiempo de 10 a 15s.
440 HV 30/20
Esta notación indica una dureza Vickers de 440 bajo carga de 30 kgf. Aplicada por un tiempo de 20
s.
Para la escogencia de la magnitud de la carga nos basamos en criterios de conveniencia, debemos
recordar que el método Vickers posee semejanza geométrica interna y en un principio es indiferente
la carga aplicada. Sin embargo una carga muy alta puede causar que el indentador penetre más allá
de la capa superficial a la que se desee medírsele la dureza, de otro lado una impronta muy pequeña
es difícil de medir y las imperfecciones geométricas de la pirámide influyen en la precisión del
método.
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 probeta debe ser montada de
tal forma que la superficie esté en la normal del eje del indentador con una desviación máxima de
±1°.
Indentadores. El indentador debe ser una pirámide de base cuadrada altamente pulida y punteada.
El ángulo entre sus caras debe ser de 136° ± 30´. Las caras deben poseer la misma inclinación y
coincidir en un punto, la disyunción máxima de las caras debe ser de máximo 0,001 mm.
El estado del diamante debe ser revisado periódicamente con ayuda de una lupa.
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8. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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Figura 4. Disyunción de las caras de la pirámide
Los datos de las dos diagonales de la impronta, se promedian y mediante la fórmula de trabajo,
Ecuación 6.
Se determina la dureza Vickers. Para obtener un dato consolidado se promedian las durezas
obtenidas en todas las indentaciones de cada probeta. Este número se redondea hasta unidades
enteras. Los resultados se presentan escribiendo la notación estándar correcta.
Figura 5. Sobre el ángulo del identador piramidal
Los números HV y HB son cercanos en su valor absoluto debido a la igualdad del ángulo del vértice
de la pirámide al ángulo entre las tangentes a la bola para el caso de una huella “ideal” cuando d =
0,375 D. Esta consideración sirve de base para determinar el valor del ángulo del vértice de la
pirámide estándar α = 136°. Del gráfico se deduce que
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9. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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DUREZA ROCKWELL
Los métodos Brinell y Vickers, poseen la insuficiencia principal de que la medición de las
características geométricas de la impronta toma cierto tiempo, además dicha medición a veces no es
exacta a causa de que el metal desalojado por la bola se acumula cerca de los bordes de la impronta.
Por esto surgió la necesidad de desarrollar otros métodos de determinación de la dureza llevando al
desarrollo de métodos como el Rockwell, en el cual la medición de la dureza es mucho más ágil y
objetiva.
El estándar ASTM E 18-03 define la dureza Rockwell como un método de ensayo por indentación
por el cual, con el uso de una máquina calibrada, se fuerza un indentador 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, en dos operaciones, y
se mide la profundidad permanente de la impresión bajo condiciones específicas de carga. El
esquema de determinación de la dureza según Rockwell se expone a continuación:
Figura 6. Esquema de medición de la dureza Rockwell
Al comienzo el indentador penetra un poco en la superficie de la muestra bajo la acción de la carga
previa P0, la cual se mantiene hasta el final del ensayo. Esto garantiza una mayor exactitud del
ensayo ya que excluye la influencia de las vibraciones y de las irregularidades de la delgada capa
superficial. Después se expone la probeta a la acción de la carga total Pf = P0 + P1, y la
profundidad de penetración aumenta. Luego de retirada la carga principalP1, en el sistema probetaindentador ocurre una recuperación elástica, ya que sobre el actúa sólo la carga previa P0, siendo
posible la medición de la profundidad de penetración h, la cual determina el número de dureza
Rockwell
(HR).
Para determinar la dureza Rockwell se utilizan dos tipos de indentadores: el cónico-esferoidal de
diamante y el de bola (acero o carbono de tungsteno) de varios diámetros
Entre el número de Rockwell y la profundidad de la impronta h existe la siguiente dependencia:
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10. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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De estas fórmulas se deduce que cada unidad de dureza Rockwell corresponde a una penetración de
0,002 mm y que el valor de dichas unidades debe ser restado de cierto “tope” para que haya
coherencia: a menor profundidad de penetración mayor será el número de Rockwell y viceversa.
En la práctica no hay necesidad de usar estas fórmulas, ya que los indicadores de las máquinas de
Rockwell de manera automática realizan estas operaciones mostrando directamente el número de
dureza en sus diales. Esta característica granjeó para este método una gran popularidad.
El estándar define las características geométricas de los indentadores. Para el penetrador cónico
esferoidal se muestran en la figura:
A partir de las combinaciones posibles de distintos indentadores y cargas, el estándar ASTM E18
define 15 escalas diferentes de durezas Rockwell.
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11. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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Tabla 2. Escalas de dureza Rockwell
En la práctica las escalas más difundidas son la B y C.
El número de dureza Rockwell se denota como HR seguido de la letra mayúscula de la escala así:
64 HRC
Esta notación indica una dureza Rockwell de 64 unidades en la escala C (diamante, carga
total150 kgf) Cuando se utiliza una bola como indentador, la designación de la escala es seguida por
la letra “S” si es de acero o “W” si es de carburo de tungsteno.
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12. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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II.- MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS
ACERO AISI 1010 (PROBETA PRISMÁTICA RECTANGULAR)
ACERO AISI 1020 (PROBETA CILÍNDRICA)
MÁQUINA PARA ENSAYO DE DUREZA INDENTEC
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13. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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LIJA DE GRANO 400
LIJA DE GRANO 600
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14. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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III.- PROCEDIMENTOS:
Preparación:
-
Para comenzar, se debe contar con tres probetas: una prismática, y dos cilíndricas (una
de ellas producto del ensayo de tracción llevado a cabo algunas semanas atrás). La
primera esta de ellas está hecha con acero AISI 1010, la segunda con acero AISI 1020, y
la tercera con acero AISI 1045. Como vemos, todas están hechas del mismo material
pero con diferentes concentraciones de carbono, lo cual les brindará distintas
propiedades mecánicas.
-
Para poder llevar a cabo la medición de dureza, cada una de estas probetas, debido a que
–aunque cubiertas– han estado expuestas a la intemperie y, por consiguiente, pudieron
haberse corroído o rayado, es necesario lijarlas. Los defectos reducen la calidad del
ensayo de dureza puesto que pueden generarse fallas durante el proceso porque el
indentador no encuentra una superficie plana, sino curva. Para ello, es necesario adquirir
lijas de diferentes calidades (mientras más variedad, mejor).
Imagen 1. Lijas de diversos tipos (Laboratorio de Ingeniería Mecánica, UNT)
-
Seleccionar una de las caras de cada una de las probetas en donde se llevará a cabo la
indentación. Empezar a lijar cada una de las probetas de manera metódica y ascendente:
cada vez que observa que las líneas sobre la superficie están siendo borradas y se forma
un nuevo conjunto de líneas totalmente paralelas, pasar a la siguiente lija (por número
ascendente). Cuando se hubo llegado a la última lija, las probetas estarán listas para el
ensayo.
-
El método para lijar es mecánico y pausado: primero ha de lijarse en forma horizontal la
superficie deseada (se puede optar por marcar un eje de referencia sobre la probeta);
cuando se haya logrado que la probeta tenga solo líneas horizontales y paralelas, giramos
la superficie expuesta 90° y realizamos el mismo procedimiento. Tener cuidado de no
crear desniveles en la superficie.
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15. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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Desarrollo del ensayo
-
-
El ensayo es bastante rápido. Por ello, debe
tenerse lista una hoja de apuntes para anotar
los datos. Primero, se debe colocar la probeta
a ensayar en la base de apoyo del durómetro;
luego de ello, el indentador (que es una
pequeña esfera que generará una deformación
plástica localizada en la probeta) penetra a la
probeta y mediante el sistema electrónico del
durómetro, se visualizan los datos. Se toman
nota de los datos.
Este proceso se llevará a cabo con cada una de
las tres probetas previamente lijadas.
Teniendo a la mano los datos; es importante
señalar que los datos estarán dados en escalas
de medición distintas, sea HRC, HRB, HRA o
HRD, por lo cual será necesario hacer las
conversiones adecuadas.
Imagen 2. Durómetro (Laboratorio de
Ingeniería Metalúrgica, UNT)
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16. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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IV.- RESUMEN DE RESULTADOS:
1. Dureza del acero AISI1010 Probeta Prismática (Ensayo de Dureza)
60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº 1: Grupo 1
Primera Medida
Tercera Medida
47.9
1.1.
Segunda Medida
48.6
49.1
Promedio:
*La dureza promedio del Acero AISI1010 es de
1.2.
Varianza
1.3.
Desviación Estándar
0.5
*La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1010 con respecto a su dureza
promedio es de ±0.5.
2. Dureza del acero AISI1020 Probeta Cilíndrica (Ensayo de Dureza)
60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº 2: Grupo 1
Primera Medida
Tercera Medida
51.1
2.1.
Segunda Medida
54.1
54.6
Promedio:
*La dureza promedio del Acero AISI1020 es de
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17. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
2.2.
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Varianza
2.3.
Desviación Estándar
1.5
*La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1020 con respecto a su dureza
promedio es de ±1.5.
3. Dureza (Rockwell HRA) del acero aleado comercial AISI4140 (Ensayo de Dureza) 60kg
de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº3: Grupo 2
Primera Medida
Tercera Medida
70.6
3.1.
Segunda Medida
70.8
70.9
Promedio:
*La dureza promedio del Acero aleado comercial AISI4140 es de
3.2.
Varianza
3.3.
Desviación Estándar
0.1
*La variabilidad promedio de la durza del Acero aleado comercial AISI4140 con respecto a
su dureza promedio es de ±0.1.
4. Dureza (Rockwell HRA) del acero tratados térmicamente
60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
Templado: AISI 01
TABLA Nº4: Grupo 2
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
70.4
71.3
70.1
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17
18. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
4.1.
Sabado 09 de noviembre del 2013
Promedio:
*La dureza promedio del Acero Templado AISI 01 es de
AISI 01 es menor, el templado hace aumentar la dureza)
4.2.
Varianza
4.3.
(normalmente la dureza de un acero
Desviación Estándar
0.5
*La variabilidad promedio de la dureza del Acero T comercial AISI4140 con respecto a su dureza promedio es
de ±0.5099.
5. Bainitizados:
5.1.
S1 BAINITIZADO (260 grados Celsius)
TABLA Nº 5: Grupo 4
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
77.6
77.5
76.9
5.1.1. Promedio:
*La dureza promedio del S1 VAINITIZADO (260 ºC) es de
5.1.2. Varianza
5.1.3. Desviación Estándar
0.3
*La variabilidad promedio de la dureza del S1 VAINITIZADO (260 ºC) con respecto a su dureza promedio es
de ±0.3.
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19. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
5.2.
Sabado 09 de noviembre del 2013
S1 BAINITIZADO (210 grados Celsius)
TABLA Nº6: Grupo 4
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
79.2
79.5
79.5
5.2.1. Promedio:
*La dureza promedio del S1 VAINITIZADO (210 ºC) es de
5.2.2. Varianza
5.2.3. Desviación Estándar
0.3
*La variabilidad promedio de la dureza del S1 VAINITIZADO (210 ºC) con respecto a su dureza promedio es
de ±0.3.
6. Dureza del acero AISI1045 (Ensayo de Dureza)
60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº7: Grupo 3
Primera Medida
Tercera Medida
57.6
6.1.
Segunda Medida
57.9
57.7
Promedio:
*La dureza promedio del Acero AISI1045 es de
6.2.
Varianza:
6.3.
Desviación Estándar:
0.1
*La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1045 con respecto a su dureza
promedio es de ±0.1.
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20. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
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7. Dureza del acero AISI1060 (Ensayo de Dureza)
60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº8: Grupo 3
Primera Medida
Tercera Medida
58.3
7.1.
Segunda Medida
57.1
55.9
Promedio:
*La dureza promedio del Acero AISI1060 es de
7.2.
Varianza:
7.3.
Desviación Estándar:
0.9
*La variabilidad promedio de la dureza del Acero AISI1045 con respecto a su dureza
promedio es de ±0.9.
8. Dureza (Rockwell HRA) de fundiciones
60kg de la segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
8.1.
Fundición de grafito esferoidal (F.G.E.)
TABLA Nº9: Grupo 5
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
60.1
60.6
60.6
8.1.1. Promedio:
*La dureza promedio de la Fundición de grafito esferoidal es de
INGENIERIA MECANICA – UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
20
21. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
8.1.2. Varianza
8.1.3. Desviación Estándar
0.2
*La variabilidad promedio de la dureza de la Fundición de grafito esferoidal con respecto a su dureza promedio
es de ±0.2.
8.2.
Fundición Gris (F.G.)
TABLA Nº10: Grupo 5
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
60.5
62.9
61.9
8.2.1. Promedio:
*La dureza promedio de la Fundición Gris (F.G.) es de
8.2.2. Varianza:
8.2.3. Desviación Estándar
0.9
*La variabilidad promedio de la dureza de la Fundición de grafito esferoidal con respecto a su dureza promedio
es de ±0.9.
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22. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
TABLA Nº11: Comparación datos obtenidos experimentalmente con los valores
de dureza correspondientes en la literatura.
AISI1010
AISI1020
AISI1045
AISI1060
AISI4140
AISI 01
Fundición de grafito esferoidal (F.G.E.)
Fundición Gris (F.G.)
Bainitizado: S1 BAINITIZADO 260ºC
Bainitizado: S1 BAINITIZADO 210ºC
DUREZA (HRA)
Experimental
Literatura
48.5
39.5
53.3
41.9
57.7
52.5
57.1
55.5
70.8
64.5-67.4
70.6
77.4
60.4
53.4
61.8
59.5
79.5
77.3
9. Dureza (Rockwell HRA) del acero al carbono AISI1020 (Ensayo de Tracción) 60kg de la
segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº12: Grupo 2
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
58,2
59
58,6
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
58,1
58,1
58,6
TABLA Nº13: Grupo 3
9.1.
Promedio General:
*La dureza promedio de las probetas de tracción AISI1020 es de
9.2.
Varianza
9.3.
Desviación Estándar
0.3
*La variabilidad promedio de la dureza de las probetas de tracción AISI1020 con respecto a
su dureza promedio es de ±0.3.
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10. Dureza (Rockwell HRA) del acero al carbono AISI1045 (Ensayo de Tracción) 60kg de la
segunda carga y t=3, identador de punta cono de diamante 120º
TABLA Nº14: Grupo 1
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
55,8
59,3
58,1
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
58,3
58,7
58,7
Primera Medida
Segunda Medida
Tercera Medida
58,4
59,2
59,6
TABLA Nº15: Grupo 4
TABLA Nº16: Grupo 5
10.1.
Promedio General:
*La dureza promedio de las probetas de tracción AISI1045 es de
10.2. Varianza
10.2.
Desviación Estándar
1.0
*La variabilidad promedio de la dureza de las probetas de tracción AISI1045 con respecto a
su dureza promedio es de ±1.0.
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24. PRACTICA Nº3: DUREZA – MECANICA DE LOS MATERIALES
Sabado 09 de noviembre del 2013
TABLA Nº17: Relación Lineal entra la resistencia máxima a la tracción y la dureza del
material (probetas del Lab Nº2)
Dureza
Resistencia a la Tracción (MPa)
Dureza HRA (Promedio)
HB
Grupo 1
57,7
58,6
744,53
205,5
Grupo 2
773,92
212,7
Grupo 3
58,3
626,5
210,6
Grupo 4
58,60
742,26
212,7
Grupo 5
59,10
773,91
216,3
TABLA Nº18: Relación Lineal entra la resistencia máxima a la tracción y la dureza del material (probetas
Ensayo de Dureza)
Dureza HRA
Resistencia a la tracción MPa
Dureza HB
AISI1010
48.5
365
141,4
AISI1020
53.3
380
169,3
AISI1045
57.7
565
205,5
AISI1060
57.1
620
203,4
AISI4140
70.8
975
378,3
AISI 01
70.6
1690
375
Fundición de grafito esferoidal (F.G.E.)
60.4
548,37
226,8
Fundición Gris (F.G.)
61.8
276
241
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V.- CONCLUSIONES:
El método que utilizamos, es el método Rockwell es bastante fácil de usar, rápido y preciso.
No necesita de un operario experimentado.
Se aplican dos cargas a la hora de hacer el ensayo con el fin de disipar imperfecciones y
situaciones que dañen la medida.
Existe una relación lineal entre la resistencia a la tracción máxima y la dureza de los
materiales, esta relación es muy ventajosa ya que nos permite averiguar datos sin necesidad
de hacer un nuevo ensayo de distinta naturaleza para averiguar estos datos.
Como vemos en los resultados, el acero AISI 1020 () posee un mayor número de dureza que
el acero AISI 1010 (), esto se debe a las diferencias de contenido de carbono que se
encuentran este cada una de las probetas.
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VI.- RECOMENDACIONES:
Lijar bien las probetas, para evitar surcos que puedan perjudicar a la hora de la penetración
de identador y obtener mal los datos de la dureza.
La forma de lijar debe de ser uniforme, con presión constante y girando 90º en determinados
momentos. Para pasar de una lija a otra primero debemos observar que las rayas de la
anterior desaparecieron. Sacudir la lija para evitar que los residuos vuelvan a rayar la
superficie.
Los datos de dureza deben estar con una aproximación a un decimal.
Si un dato no se encuentra en las escalas encontradas en tablas, utilizamos una interpolación.
VII.- REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:
[1] Askeland, D. Ciencia e ingeniería de los materiales, 6ta edición, Editorial Cengague learning 2011
[2] Callister, W. Introduccion a la ciencia e ingeniería de los materiales, 5ta edición, 2011, Editoriao Reverté.
VIII.- LINKOGRAFIA:
http://190.105.160.51/~material/materiales/presentaciones/ApunteDureza.pdf, consultado el viernes 08 de noviembre
del 2013.
http://www.sumiteccr.com/Aplicaciones/Articulos/pdfs/, consultado el viernes 08 de noviembre del 2013.
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