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Ciencia de los Materiales (Dureza)

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by

Joshep quechol

on 18 March 2014

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Transcript of Ciencia de los Materiales (Dureza)

Razón existente entre la deformación longitudinal y la deformación transversal en materiales elasticos.
Associate it
What does the subject make you think of?
Use any reasoning to argue for or against the subject.
Argue For
or Against It
Describe it
Examine the subject closely and describe what you see.
Compare it
What is it similar to? What is it different from?
Dureza MONOTRON
Dureza ROCKWELL (HRx):
FONTS
La bola se mantiene algún tiempo bajo la carga P. Luego de retirada la carga se miden dos diámetros; los valores se sustituyen en la fórmula de trabajo para obtener el valor de la dureza Brinell.
En la prueba de Brinell, se puede encontrar el número de dureza de Brinell de la expresión:
La prueba de dureza se usa como método rápido y económico para evaluar las propiedades mecánicas de un material.

The Product
Johan August Brinell
Resources
5
Metódo Rockwell
Historia
Cuerpos penetrantes
Procedimiento
Goal
ENSAYO DE DUREZA DE VICKERS
En este caso se emplea como cuerpo de penetración una pirámide cuadrangular de diamante.

¿Cómo se calcula?
P: Carga aplicada en kp

d: Diagonal media de la huella en mm.

La diagonal (d) es el valor medio de las diagonales de la huella (d1) y (d2). 

D= (d1+d2)/2

Números de dureza Vickers
Ejercicio:
Video:
Vickers hardness test

¿En que consiste?
Consiste 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.


En esta prueba usaban una bola esférica de 10mm de diámetro, elaborada de acero duro o carbono de tungsteno es presionada hacia la superficie del material de ensayo utilizando una fuerza controlada.

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla
Durometro shore.

Existen varios tipos de durometros
Tipo A (materiales blandos)
Tipo B (materiales más duros)


Ensayo de Brinell
Ensayo Vickers
Ensayo de Rockwell
Método Shore
Se basa en la reacción elástica del material cuando se deja caer sobre él un material más duro.

Características del ensayo
No es de gran precisión, pero es muy rápido.

El equipo es fácil de manejar, poco voluminoso y de coste reducido.

Apenas produce deformación (no deja huella).

Estudió la composición interna de acero durante el enfriamiento y calentamiento y diseñó su prueba de dureza.

Materiales:

Sustancia (elemento o, más comúnmente, compuesto químico) con alguna propiedad útil, sea mecánica, eléctrica, óptica, térmica o magnética.

Tema 4: Dureza
Propiedades Mecánicas:



Energía de Impacto
Tenacidad a la fractura
Fatiga
Gemas
Dato Importante:
Mohs eligió diez minerales a los que atribuyó un determinado grado de dureza en su escala empezando con el talco, que recibió el número 1, y terminando con el diamante, al que asignó el número 10.
Escala de Mohs
Friedrich Mohs (1773-1839)
Geólogo/Minerólogo Alemán. Mohs, estudió química, matemática y física.

Empezó a clasificar los minerales por sus característica físicas, en vez de por su composición química, como se había hecho antes.
Creó la escala de dureza que todavía se utiliza cómo la escala de Mohs de dureza de los minerales.

Dureza BRINELL:
Medición de la Dureza a la Penetración
Dureza VICKERS:
Dureza ROCKWELL:
Analyze it
Apply it
Variante de la dureza Brinell, denominada así por el nombre de la máquina que realiza el ensayo. Esta incorpora un sistema que mide la deformación causada en el material sin necesidad de realizar una medición posterior, proporcionando el mismo valor que la dureza BRINELL.
Se determina la dureza en función de la profundidad de la huella, a diferencia de la dureza Brinell, donde se relacionaba con la superficie. Permite medir durezas en materiales blandos y duros, como los aceros templados. Cuenta con distintas escalas de medición (A, B, C, D, E, F, G, H, K, N, y T).

Associate it
Es uno de los más empleados, pero no puede utilizarse en aceros templados. Este método consiste en presionar una bola de acero duro o carburo de tungsteno de un diámetro conocido (denominada penetrador) sobre el material a ensayar por medio de una carga y durante un tiempo también conocido.
Argue For
or Against It
Describe it
Otra variación de la dureza Brinell en la que “S” es la superficie proyectada de la huella.

Main Idea
Compare it
What is it similar to? What is it different from?
La dureza de Brinell de un acero aleado es de 355. Calcule el diámetro de la penetración, si se usa una carga de 2000kg.

Solución:



Ejercicio:
Hugh M. Rockwell

Stanley P. Rockwell

Método rockwell

(1924)
Se basa
Dureza
Ventajas
Desventajas
No asienta perfectamente, datos erróneos

Cono de diamante
(penetrador Brale)

Bolas de acero

Escala de Rockwell
Escala Rockwell
Aplicar carga
de 10 kg

Indicador
a cero

Aplicar
carga total

Retirar
carga

Se obtiene
la lectura

Lectura manual
Denominación de la lectura

Cantidad de
dureza

Iniciales ensayo de rockwell

Escala

Ejemplo: 60HRC
20HR45-T

Video
Videos

APLICACIONES DE LA DUREZA EN LA INDUSTRIA
Las fundiciones
Aluminiolos
Fraguados

NOTA:

El fraguado es el proceso de endurecimiento y pérdida de plasticidad del hormigón

También se denomina fraguado al proceso de endurecimiento de la pasta de yeso.

Curado de hormigón: El curado se realiza durante el proceso de fraguado del hormigón para asegurar su adecuada humedad, adoptando las medidas oportunas durante el plazo que se establezca en las Prescripciones Técnicas, en función del tipo, clase y categoría del cemento, de la temperatura y grado de humedad del ambiente. A los cuatro días el hormigón tiene una resistencia adecuada para quitar la formaleta y el periodo de curado debe ser por 28 días para no tener problemas en la resistencia proyectada del concreto.

Partes acabadas, tales como
:

cojinetes,

válvulas, tuercas,

pernos, engranajes,

poleas,

rodillos, pasadores,

pivotes, topes.



Herramientas de corte, tales como
:

sierras, cuchillas,

cinceles, tijeras.

Herramientas de formado.

forjados pequeños.

Hojas metálicas.

Alambre de diámetro grande.

Contactos eléctricos

Hojas o partes plásticas.
Tubería

Estructuras

débiles

LA DUREZA EN LA FUNDICION:

La dureza de la función es relativamente elevada. La fundición gris tiene una dureza de 140 a 250 Brinell, se puede mecanizar fácilmente, porque la viruta se desprende mejor y por la presencia de grafito liberado, que lubrica el paso de la viruta sobre el corte de la herramienta .Las fundiciones blancas tienen una dureza superior a 350 a 400 Brinell. Hasta cerca de 550 Brinell se pueden mecanizar con herramientas de carburo; más allá, requieren la muela de esmeril.

NOTA:

La fundición blanca es aquella en la que todo el carbono está combinado bajo la forma de cementita. Se distinguen por que al fracturarse presenta un color blanco brillante. Es un tipo defundición menos fluida que la gris y al solidificarse se produce algo de contracción
La fundición gris es mejor conocida como el hierro fundido, donde la mayoría contienen entre 2.5 y 4 % de carbono.

La mayoría de las gemas tienen una dureza de 7 o más. Pero hay algunas gemas que tienen una dureza inferior cómo por ejemplo el Jade(6.5), Lapislazuli(5-5.5), Opalo(5.5-6.5), Turquesa(5-6) o Feldespatos(6-6.5) cómo la Labradorita, Amazonita, Moonstone, o Sunstone.
Para evaluar la dureza es tan importante la distribución geométrica de las partículas como la relación entre ellas; la dureza es una propiedad vectorial y no depende tanto de la estructura como de la carga y distancia de las partículas. Cuantos más pequeños son los átomos o iones del mineral, mayor es la dureza del mismo.
Video
¿Qué carga, expresada en kp, se le aplicó al punzón de diamante de un ensayo Vickers si después de30 s, dejó una huella de diagonal d=1.1 mm, y la dureza dio 184 kp/mm2? Exprese la dureza según la norma. Recuerde que el área de la huella de diagonal d, que deja el punzón de diamante al penetrar laprobeta es A=d2/1.8543.
Ventajas
Normativa
ASTM E384 (Micro Vickers)
ASTM E92 (Macro Vickers)
ISO 6507-1,2,3 (Macro y Micro)
Rangos de Dureza
Gran cantidad de cargas
No Destructivo
Cargas usadas
Desventajas
Necesidad de medir ópticamente
Lentitud
Solución:
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.


Esfuerzo-deformación
Analogía a tenacidad: Habilidad para absorber energía sin fracturarse.

Cedencia
Deformación plástica (permanente) que se presenta a altas temperaturas bajo una carga constante a lo largo de un lapso prolongado.

DUREZA
Alternativa sencilla de la prueba de tensión, proporciona la resistencia que ofrece un material ha ser rayado o penetrado por otro.
Depende de la facilidad con la que se deforma plásticamente.
El ensayo de dureza se utiliza ampliamente en la industrial del control de calidad.

Tipos de Esfuerzos (Genera Desplazamientos)
Compresión.
Fractura frágil de materiales después de un total de N ciclos a un esfuerzo por debajo del ultimo esfuerzo a la tensión.

Tracción.
Flexión
La resistencia mecánica de un material es su capacidad de resistir fuerzas o esfuerzos.

Diferencias entre un material DURO y BLANDO desde el punto de vista mecanico:
La dureza no es exactamente una propiedad del material, sino que depende de otras propiedades como la elasticidad, la plasticidad y la cohesión.
Escalas de
Dureza
Un material es linealmente elástico si elesfuerzo es proporcional a la deformación unitaria dentro de la región elástica. A esto se le llama Ley de Hooke, y la pendiente de la curva se llama
Modulo de elasticidad, E.
Una prueba de tensión para una aleacion de acero da como resultado el diagrama de esfuerzo- deformación unitaria mostrado en la siguiente figura. Calcule el modulo de elasticidad e identifique sobre la gráfica el esfuerzo último y el esfuerzo de fractura.
ACEROS DE ALTA RESISTENCIA
Caracteristicas en aleaciones:
Se utiliza en aceros de Alta Resistencia C (0.1 % - 0.02%) Mn (1%)
Cu (.2% - .5%) y Cr (.2%) proporcionan una resistencia a la corrosión.
Ti (<0.025%)
Los Aceros Duales Y TRIP son aleados con elementos formadores de carburos y nitruros,entre ellos se encuentran el Nb, Ti y V, (0.005% min, cada uno), los cuales se utilizan con C (0.2%)
Aplicaciones
COEFICIENTE DE POISSON
Historia de los Minerales:
Principalmente a un mineral desconocido debe ser rayado con propiedad ya que se puede dañar o puede perder su valor.

Y en si es por la resistencia que opone el mismo mineral a la abrasión o al rayado ya que esta intimamente relacionado con la naturaleza del enlace predominante en el cristral.

Y estos valores minimos que estan ligados desde las fuerzas de Van der Waals y lo maximos con enlaces Homopolares.
Como establecio Mohs los valores
de dureza de los minerales:
1) Los minerales se remonta al comienzo de la actividad humana, el hombre empezo a fabricar armas, ornamentos, además pintaba el interior de las cavernas con pigmentos naturales como el ocre rojo y los óxidos de manganeso negros.
2) Más tarde, pasando a un labrado más perfecto, crecía la importancia de la piedra aparecia las primeras experiencias de su búsqueda y extracción.
3) Al final de la época prehistórica, el hombre usaba medio centenar de rocas y minerales, ya que con el surgimiento de las ciudades tuvo una gran importancia el descubrimiento de sus propiedades quimicas.

4) Época medieval El eminente científico de la Edad Media Ibn-Sina (980-1057 d.C.) expuso la siguiente clasificación de los minerales:

•Piedras y tierras
•Metales
•Fósiles sulfurosos
•Sales
5) Mineralogía en Europa se enlaza con la actividad de la Escuela de Minas de Freiberg, fundada por A.G. Werner a fines del siglo XVIII.
6) Para comienzos del siglo XIX, la mineralogía se hace totalmente una disciplina científica independiente y entra, gracias al desarrollo de las investigaciones cristalomorfológicas y químicas.
7) La escala F. Mohs fue introducida en 1825 a mediados del siglo XIX comienza el estudio de las propiedades ópticas y fisicas con ayuda del microscopio polarizado inventado en 1858 por el inglés Sorby.
Consiste en un pistón, un penetrador, un dispositivo de lectura y un resorte calibrado que aplica la carga en el penetrador.

Escalas de Dureza
Propiedades Físicas y Quimicas
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