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Rockwell
cadena tipo
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Teoría de los ensayos de dureza Rockwell
¿Cómo funciona?
ASTM E18 – ISO 6508
Introducción
Alcance
El ensayo de dureza Rockwell es un ensayo empírico de dureza por indentación que ofrece información útil sobre los materiales metálicos. Esta información puede correlacionarse con la resistencia a la tracción, la resistencia al desgaste, la ductilidad y otras características físicas de los materiales metálicos, y puede ser útil en el control de calidad y la selección de materiales.
Principio del ensayo de dureza Rockwell
Es un ensayo de dureza por indentación que utiliza una máquina verificada para forzar un indentador esferocónico de diamante o un indentador de bola de carburo de tungsteno (o acero), bajo condiciones especificadas, en la superficie del material bajo ensayo, y para medir la diferencia en la profundidad de la indentación a medida que la fuerza sobre el indentador se incrementa desde una fuerza de ensayo preliminar especificada hasta una fuerza de ensayo total especificada y luego se vuelve a la fuerza de ensayo preliminar. El ensayo se divide en tres etapas de aplicación y retirada de la fuerza:
- El indentador hace contacto con la probeta y se aplica la fuerza de ensayo preliminar. Después de mantener la fuerza de ensayo preliminar durante un tiempo de permanencia especificado, se mide la profundidad de base de la indentación.
- La fuerza sobre el indentador se incrementa a un ritmo controlado mediante la fuerza de ensayo adicional hasta alcanzar la fuerza de ensayo total. La fuerza de ensayo total se mantiene durante un tiempo de permanencia especificado.
- Se elimina la fuerza de ensayo adicional y se vuelve a la fuerza de ensayo preliminar. Después de mantener la fuerza de ensayo preliminar durante un tiempo de permanencia especificado, se mide la profundidad final de la indentación. El valor de dureza Rockwell se obtiene a partir de la diferencia entre la profundidad de indentación final y la profundidad de indentación de referencia bajo la fuerza de ensayo preliminar. Se retira la fuerza de ensayo preliminar y se retira el indentador de la probeta de ensayo.
Cálculo del valor de dureza Rockwell
Durante un ensayo Rockwell, la fuerza sobre el indentador se incrementa desde una fuerza de ensayo preliminar hasta una fuerza de ensayo total, y luego vuelve a la fuerza de ensayo preliminar. La diferencia en las dos mediciones de profundidad de indentación, mientras se está bajo la fuerza de ensayo preliminar, se mide en mm. A partir del valor en mm, se obtiene el número de dureza Rockwell. El número de dureza Rockwell es un número arbitrario que, por el método de cálculo, da como resultado un número más alto para un material más duro.
Clasificaciones del ensayo Rockwell
El ensayo de dureza Rockwell y el ensayo de dureza superficial Rockwell. La diferencia significativa entre las dos clasificaciones del ensayo está en las fuerzas de ensayo que se utilizan. Para el ensayo de dureza Rockwell, la fuerza de ensayo preliminar es de 10 kgf (98 N) y las fuerzas de ensayo totales son de 60 kgf (589 N), 100 kgf (981 N) y 150 kgf (1471 N). Para el ensayo de dureza superficial Rockwell, la fuerza de ensayo preliminar es de 3 kgf (29 N) y las fuerzas de ensayo totales son de 15 kgf (147 N), 30 kgf (294 N) y 45 kgf (441 N).
Representación del valor de dureza Rockwell
Los valores de dureza Rockwell no se designarán únicamente por un número, ya que es necesario indicar qué penetrador y qué fuerzas se han empleado para realizar el ensayo. El número de dureza va seguido del símbolo HR y de la designación de la escala. Ejemplos: 64 HRC = número de dureza Rockwell de 64 en la escala Rockwell C, 81 HR30N = número de dureza superficial Rockwell de 81 en la Rockwell 30N.
Ensayo de dureza Rockwell HRC
Indentador HRC
Cono de diamante con un ángulo de 120° en el vértice y que termina con un radio de 0,2 mm. Pulido espejo.
Definición
Se aplica una fuerza inicial denominada «precarga» de 98,1 N (Fo); en esta fase el medidor de profundidad de indentación debe ponerse a cero. Esta fase es necesaria para asentar la probeta, tras lo cual se aplica una fuerza suplementaria (F1) hasta alcanzar una carga total (F) de 588,6 o 981 o 1471,5 N. Una vez transcurrido el tiempo necesario para que el indicador de profundidad se detenga, se retira la carga suplementaria (F1) dejando únicamente la carga inicial (Fo).
Ensayo de dureza Rockwell HRB
Indentador HRB
Bola de carburo de wolframio con una dureza no inferior a 850 HV y un diámetro de 1/16» (1,5875mm).
Definición
Como en el «del ensayo del cono de diamante» y tomando como referencia el cero de la escala 130 unidades. Esto le permitirá disponer de 30 puntos más para poder realizar ensayos en materiales muy blandos donde la bola penetrará mucho. Se lee el número indicado por el indicador y se resta de 130 y se considera como dureza en unidades Rockwell. De hecho, el valor 130 en la escala de bolas Rockwell corresponde a la dureza máxima.
Espesor mínimo Rockwell y Rockwell superficial
¿Qué es el ensayo de dureza Rockwell superficial?
El ensayo de dureza Rockwell superficial sigue los mismos procedimientos que el ensayo de dureza Rockwell estándar. La principal diferencia radica en las fuerzas de ensayo menores aplicadas en cada etapa. Las escalas superficiales HRN (indentador de diamante) y HRTW (indentador de bola) tienen una fuerza de ensayo preliminar de 3 kgf (29 N) y fuerzas de ensayo totales de 15 kgf (147 N), 30 kgf (294 N) y 45 kgf (441 N).
El ensayo de dureza superficial Rockwell es una escala de medición de la dureza más sensible a la superficie. Esta escala de dureza es adecuada para probetas con gradientes de dureza en la superficie, revestimientos, capas, para ensayar áreas pequeñas y para componentes delgados. Las escalas de dureza superficial Rockwell HRN y HRTW se utilizan para ensayar metales y HRW, HRX y HRY para materiales no metálicos y revestimientos.
Espesor mínimo medible
Se recomienda que el espesor sea superior a 10 veces la profundidad de indentación. En general, no debe ser visible ninguna deformación en la parte posterior de la pieza de ensayo después del ensayo, aunque no todas las marcas de este tipo son indicativas de un mal ensayo.
Debe prestarse especial atención cuando se ensayen piezas cementadas mediante procesos como carburación, carbonitruración, nitruración, inducción, etc.
Debe prestarse especial atención cuando se ensayen piezas cementadas mediante procesos como carburación, carbonitruración, nitruración, inducción, etc.
Escalas de dureza Rockwell y Rockwell superficial
Espesor mínimo Brinell (mm)
Espesor mínimo medible
El espesor de la probeta ensayada deberá ser tal que no aparezca ninguna protuberancia u otra marca que muestre el efecto de la fuerza de ensayo en el lado de la pieza opuesto a la indentación. El espesor del material sometido a ensayo deberá ser al menos diez veces superior a la profundidad de la indentación.
| Scale | Indenter | Carga principal (N) | Pre Carga (N) | Aplicación | |
| HRB | Ball 1/16" | 981 | 98,1 | Copper alloys, soft steels, aluminum alloys, malleable iron, etc. |
|
| HRC | Diamond cone 120° | 1471,5 | 98,1 | Steel, hard cast irons, pearlitic malleable iron, titanium, deep case hardened steel, and other materials harder than HRB100. |
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| HRA | Diamond cone 120° | 588,6 | 98,1 | Cemented carbides, thin steel, and shallow case-hardened steel. |
|
| HRD | Diamond cone 120° | 981 | 98,1 | Thin steel and medium case hardened steel, and pearlitic malleable iron. |
|
| HRE | Ball 1/8" | 981 | 98,1 | Cast iron, aluminum and magnesium alloys, bearing metals. | |
| HRF | Ball 1/16" | 588,6 | 98,1 | Annealed copper alloys, thin soft sheet metals. | |
| HRG | Ball 1/16" | 1471,5 | 98,1 | Malleable irons, copper-nickel-zinc and cupro-nickel alloys. Upper limit G92 to avoid possible flattening of ball. |
|
| HRH | Ball 1/8" | 588,6 | 98,1 | Aluminum, zinc, lead. | |
| HRK | Ball 1/8" | 1471,5 | 98,1 | Bearing metals and other very soft or thin materials. Use smallest ball and heaviest load that does red not give anvil effect. |
|
| HR 45 N | Diamond cone 120° | 441,4 | 29,43 | Thin components and layers | |
| HR 30 N | Diamond cone 120° | 294,3 | 29,43 | Thin components and layers | |
| HR 15 N | Diamond cone 120° | 147,1 | 29,43 | Thin components and layers | |
| HR 45 T | Ball 1/16" | 441,4 | 29,43 | Thin components and layers | |
| HR 30 T | Ball 1/16" | 294,3 | 29,43 | Thin components and layers | |
| HR 15 T | Ball 1/16" | 147,1 | 29,43 | Thin components and layers |
Repetibilidad y error máximo admisible
| Escala | Rango dureza | Repetibilidad máx. R (unidades HR) | Error máx. E (unidades HR) |
|
| HRA | < 70 | 2.0 | ± 1.0 | |
| >= 70 and < 80 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 80 | 1.0 | ± 0.5 | ||
| HRB | < 60 | 2.0 | ± 2.5 | |
| >= 60 and < 88 | 1.5 | ± 2.5 | ||
| >= 88 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| HRC | < 35 | 2.0 | ± 1.0 | |
| >= 35 and < 60 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 60 | 1.0 | ± 0.5 | ||
| HR 15 N | < 78 | 2.0 | ± 1.0 | |
| >= 78 and < 90 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 90 | 1.0 | ± 0.7 | ||
| HR 30 N | >= 55 and < 77 | 1.5 | ± 1.0 | |
| >= 77 | 1.0 | ± 0.7 | ||
| HR 45 N | < 37 | 2.0 | ± 1.0 | |
| >= 37 and < 66 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 66 | 1.0 | ± 0.7 | ||
| HR 15 T | < 81 | 2.0 | ± 1.5 | |
| >= 81 and < 87 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 87 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| HR 30 T | < 57 | 2.0 | ± 1.5 | |
| >= 57 and < 70 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 70 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| HR 45 T | < 33 | 2.0 | ± 1.5 | |
| >= 33 and < 53 | 1.5 | ± 1.0 | ||
| >= 53 | 1.5 | ± 1.0 |
