14.-Ensayo de dureza Vickers


¿Qué es la dureza?
La dureza de un material es su capacidad de resistir una deformación plástica localizada.
Las medidas de dureza son ampliamente utilizadas porque a partir de ellas se obtiene una idea aproximada o comparativa de las características mecánicas de un material.
Para su determinación se utilizan ensayos basados en la resistencia que oponen los materiales a ser penetrados por un cuerpo más duro.
De igual manera, la dureza es un indicador amplio de la resistencia al desgaste La dureza es también un indicador razonable de maquinabilidad, soldabilidad y conformabilidad del acero,
¿Qué es un ensayo de dureza?
Estos métodos consisten en producir una huella en el material que se ensaya aplicando sobre él un penetrador con una presión determinada, y hallando el índice de dureza en función de la presión ejercida y la profundidad o diámetro de la huella. Este penetrador va acoplado a una máquina llamada durómetro. Los tres métodos más utilizados son los de Brinell, Rockwell y Vickers, la clasificación y los métodos varían con cada material, dando origen a los números de dureza:
· HBN (Hardness Brinell Number)
· HRA, HRB, HRC, ... (Hardness Rockwell series A, B, C, ...)
· HVN (Hardness Vickers Number)
Dureza de Vickers
En este caso se emplea como cuerpo de penetración una pirámide cuadrangular de diamante.
La huella vista desde arriba es un cuadrado. Este procedimiento es apropiado para casi cualquier material e incluso para aceros nitrurados y cementados en su capa externa, así como para piezas de paredes delgadas de acero o metales no férreos.
La dureza Vickers (HV) se calcula partiendo de la fuerza en Newton y de la diagonal en mm2 de la huella de la pirámide según la fórmula:

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P : carga aplicada en N
d : Diagonal media de la huella en mm.

La diagonal (d) es el valor medio de las diagonales de la huella (d1) y (d2).
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D=(d1+d2):2
Este ensayo, al igual que el Brinell, se basa en el principio de calcular el valor de dureza relacionando la fuerza de aplicación sobre la superficie de la impresión en el material. Lo hemos simplificado utilizando en este caso el valor de la longitud de la diagonal.
Los valores de las cargas más usados van desde 1 a 120 kgs.

La dureza Vickers viene dada por: HV = P/S [Kg/mm]
donde S es la superficie de la impronta y P la carga aplicada.
Ventajas ante otros ensayos.
Las huellas son comparables entre sí; independientes de las cargas.
Pueden medirse una amplia gama de materiales, desde muy blandos hasta muy duros, llegándose hasta 1.150 HV.
Se pueden medir piezas muy delgadas con cargas pequeñas, hasta espesores de orden de 0,05 mm.
Puede medirse dureza superficial. (para determinar recubrimientos de los materiales)
La escala Vickers es más detallada que la Rockwell; 32 unidades Vickers = 1 unidad Rockwell
Como es preciso examinar la huella puede comprobarse el estado del penetrador.
Puede usarse en superficies no planas
Sirve para medir todo tipo de dureza.
Desventajas ante otros ensayos.
. Es más complejo que El ensayo de dureza Rockwell que no requiere conocimientos especiales
Número de dureza Vickers
Existen tres tipos de ensayo de dureza Vickers caracterizados por diferentes intervalos de fuerzas de ensayo.


Designación
Símbolo de Dureza
Carga nominal de ensayo F en N.
Ensayo de dureza Vickers
HV5 a HV100
49.03 a 980.7
Ensayo de dureza Vickers de baja carga
HV0.2 a < HV 5
1.961 a 49.03
Ensayo de micro dureza Vickers
HV0.2 a < HV 5
< 1.961

DESIGNACIÓN
Él numero de dureza Vickers es seguido por las siglas HV con un primer sufijo convencional
y un segundo sufijo que indica el tiempo de aplicación de la carga, cuando este ultimo difiere del tiempo normal, el cual es de 10 a 15 segundos.
Dureza Vickers números son reportados como xxxHVyy, 440HV30 por ejemplo, en la que:
· 440 es el número de dureza,
· HV da la escala de dureza (Vickers),
· 30 indica que la carga utilizada en kg.

Aparatos y equipo


Penetrador de diamante:
El penetrador debe estar finamente pulido con aristas bien definidas. La base de la pirámide
debe ser cuadrada y sus caras opuestas deben formar un ángulo de 136º.
Las cuatro caras del penetrador deben estar inclinadas simétricamente con respecto al eje del
mismo y terminar en un vértice afilado, o sea que la línea de unión entre las caras opuestas no deben ser mayor de 0.001 mm de longitud.
El buen estado de la punta del penetrador es de considerable importancia cuando la carga de prueba es pequeña y la huella también, por esta razón se recomienda verificar periódicamente la punta del penetrador para evitar fallas.
Microscopio de medición:
Las divisiones de la escala micrométrica del microscopio, o de cualquier otro dispositivo de
medición, deberán ser tal que pueda medirse la longitud de las diagonales de una huella con una aproximación de 5%, lo que sea mayor efectuada en una probeta, con la superficie pulida.
Provetas:
Trozo de material, destinado a ser sometido a tracción, torsión, comprsión, etc., a fin de conocer algunas de sus características mecánicas.
La prueba de dureza Vickers es aplicada a un gran número probetas desde barras grandes y
secciones laminadas hasta piezas diminutas en montajes metalográficos. Las probetas deben
acondicionarse para que estas proporcionen un buen soporte de tal forma que no se muevan durante la prueba.
Durómetro:
Un durómetro es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición.
Se aplica una fuerza normalizada sobre un elemento penetrador, también normalizado, que produce una huella sobre el material. En función del grado de profundidad o tamaño de la huella, obtendremos la dureza.


Procedimiento
MAGNITUD DE LA CARGA DE PRUEBA: Pueden usarse cargas de prueba desde 1.96 N
hasta 980.7 N conforme con los requisitos de la prueba. Él numero de dureza Vickers es
prácticamente independiente de la carga de prueba.

APLICACIÓN DE LA CARGA DE PRUEBA: La carga de prueba debe aplicarse y retirarse
suavemente sin golpes o vibraciones. El tiempo de aplicación de la carga de prueba completa debe ser de 10 a 15 segundos a menos que se especifique otra cosa.

ESPACIO ENTRE HUELLAS: El centro de la huella no debe estar cercano a la orilla de la
probeta u otra huella en una distancia igual a dos veces y media la longitud de la diagonal de la
huella. Cuando se prueba material con recubrimiento, la superficie de unión debe considerarse como una orilla para él calculo del espacio entre huellas.
MEDICION DE LA HUELLA: Deben medirse ambas diagonales de la huella y su valor
promedio usarse como base para él calculo del numero de dureza Vickers. Se recomienda efectuar la medición con la huella centrada, tanto como sea posible, en el campo óptico del microscopio.
Ejercicio de prueba:
Abrir el ejercicio en una nueva ventana.
video informativo:
http://www.youtube.com/watch?v=bjzIxeBRozE&feature=player_embedded

Curisidades:
El ensayo de dureza Vickers fue desarrollado en 1924 por Smith y Sandland en Vickers Ltd como una alternativa a la Brinell método para medir la dureza de los materiales.
La dureza no es realmente una verdadera propiedades de los materiales empíricos y es un valor que debe considerarse en relación con los métodos experimentales y la dureza escala utilizada.

Se decidió que la forma Indentador debe ser capaz de producir impresiones geométricamente similares, independientemente de su tamaño, la impresión debe tener bien definidos los puntos de medición, y la Indentador debe tener alta resistencia a la libre deformación. Un diamante en forma de una pirámide de base cuadrada satisfecho estas condiciones. Se ha establecido que el tamaño ideal de un Brinell impresión fue de 3 / 8 de diámetro de la bola. Como dos tangentes del círculo en los extremos de una cuerda 3 d / 8 de largo, se entrecruzan en 136 °, se decidió utilizar este como el ángulo de la Indentador. El ángulo es variado y experimental se encontró que la dureza del valor obtenido en una pieza homogénea del material se mantuvo constante, independientemente de la carga. En consecuencia, las cargas de diversas magnitudes se aplican a una superficie plana, en función de la dureza del material que debe medirse. El HV número se determina por la relación F / A donde F es la fuerza ejercida sobre el diamante y A es la superficie resultante de la indentación. A puede ser determinado por la fórmula