El tratamiento térmico ha evolucionado hasta convertirse en un proceso muy complejo y preciso que mejora las características de las piezas metálicas. Un componente fundamental del tratamiento térmico de calidad es emplear el método de prueba de dureza correcto para demostrar a los fabricantes que sus piezas cumplen los requisitos de diseño.

Los métodos de ensayo de dureza varían en función del material y del tratamiento térmico elegido. Es importante que los ingenieros especifiquen correctamente los métodos de prueba de dureza para garantizar un tratamiento térmico oportuno y evitar costosos retrasos. A continuación se presentan los métodos de ensayo de dureza más comunes.

Dureza Rockwell

Este método comprueba la dureza de las piezas de acero aplicando cargas a las piezas mediante una bola de carburo de tungsteno o un penetrador de diamante esférico. La superficie de ensayo y la superficie de asentamiento de una pieza deben prepararse adecuadamente antes del ensayo. Una preparación inadecuada de la superficie puede dar lugar a ensayos fallidos o a lecturas falsas.

Tras la preparación de la superficie, se aplica una carga ligera al penetrador (normalmente 3 ó 5 kgf) para poner a cero la máquina de ensayo. A continuación, se aplica una carga pesada (entre 15 kgf y 150 kgf, según el material y su resistencia) y se mantiene durante un tiempo.

La distancia descendente que recorre el penetrador desde la aplicación de la carga ligera hasta la liberación de la carga pesada se registra y se utiliza para calcular la dureza.

Prueba de dureza Rockwell
La dureza Rockwell se determina midiendo la distancia recorrida por un indentador cuando se aplica una carga pesada a una pieza tratada térmicamente.

Se utilizan variantes del procedimiento de ensayo de dureza Rockwell en función del material y la resistencia de una pieza. Las variantes más comunes de Rockwell incluyen:

  • HRC - Conocido como "Rockwell C", en este método se aplica una carga de 150 kgf a través de un diamante. Se utiliza más comúnmente en aceros que son a través del endurecido para aumentar la resistencia. Entre las piezas que suelen someterse a este método se encuentran las tuercas y los tornillos, las herramientas manuales, las hebillas de los cinturones de seguridad, las cadenas, los muelles, los ejes, los rodamientos y las cuchillas.
  • HR15N - Este método se conoce como "Rockwell 15N". Se aplica una carga relativamente ligera, de 15 kgf, a endurecido por el caso piezas tratadas para conseguir una profundidad de caja efectiva mínima de 0,007 pulgadas o una caja total de 0,012 pulgadas. Otras variantes de Rockwell (HR30N y HR45N) aplican cargas ligeramente superiores en piezas con cajas efectivas o totales mínimas cada vez más altas.
  • HRBW - "Rockwell B" utiliza la bola de carburo de tungsteno. Se suele utilizar para piezas "blandas" como los aceros inoxidables austeníticos y para piezas recocidas.

Los ingenieros que quieran saber más sobre los ensayos Rockwell deberían leer ASTM E18.

Dureza Brinell

En este método se aplican cargas relativamente altas a las piezas mediante una bola de carburo de tungsteno. A diferencia de los ensayos Rockwell, los ensayos Brinell miden el diámetro de la hendidura realizada por la bola, no la profundidad. Una bola de 10 mm con una carga aplicada de 3.000 kgf es lo más habitual para los ensayos Brinell.

Los ensayos Brinell son ideales para piezas fundidas y forjadas que pueden tener superficies rugosas o presentar alguna variación química. Dado que la bola de indentación es mucho mayor que en otros métodos de ensayo, los valores de dureza derivados del ensayo proporcionan una dureza media más representativa de la pieza. Puede encontrar más información sobre el ensayo Brinell en ASTM E10.

Pruebas de microdureza

Los ensayos de microdureza aplican cargas considerablemente más ligeras en comparación con otros métodos. Para estos ensayos se utilizan diamantes cortados con precisión, que suelen medir la dureza en regiones pequeñas y localizadas de las piezas. Los ensayos de microdureza son los más utilizados para determinar la profundidad de la caja de las piezas cementadas.

En los ensayos de microdureza se utilizan dos tipos de diamantes. Los diamantes Vickers, de forma piramidal, suelen utilizarse en Europa y Asia. Los diamantes Knoop, que son piramidales pero con dos patas alargadas, han sido históricamente más comunes en Estados Unidos.

Es importante especificar qué método de ensayo de microdureza se va a realizar, ya que las conversiones entre los valores producidos por cada tipo de diamante son sólo aproximadas.

También es fundamental especificar la carga correcta para los ensayos Knoop, ya que las cargas demasiado ligeras podrían producir lecturas de dureza falsamente altas. En el caso de los ensayos Vickers, las cargas demasiado ligeras crean hendiduras demasiado pequeñas en una pieza, lo que da lugar a lecturas de dureza inexactas. Por otro lado, las cargas demasiado pesadas podrían perforar toda la caja, arruinando la posibilidad de obtener una lectura de dureza precisa. Unas especificaciones precisas que incluyan el método de ensayo y el rango de dureza adecuados limitan los posibles errores y garantizan un tratamiento térmico eficaz. Consulte ASTM E384 para obtener información adicional.

Los métodos de ensayo de dureza son importantes para los fabricantes

Bien especificaciones indican el lugar de ensayo de una pieza si un lugar determinado es importante para la aplicación de la pieza. También indican la escala correcta y señalan la carga y el medio de ensayo correctos que deben utilizarse.
Lo más importante es que las especificaciones sean realistas. Las combinaciones de piezas y materiales pueden dar lugar a diferentes valores de dureza en distintas zonas. Unas buenas especificaciones indican rangos de dureza alcanzables que dan a los tratadores térmicos el margen de maniobra que necesitan para trabajar con las variaciones de material o las diferencias de equipamiento.
La comprensión de los métodos de ensayo de dureza permite a los fabricantes elaborar especificaciones claras y precisas y puede eliminar los retrasos causados cuando se proporciona muy poca información.
Lea las normas ASTM aplicables y póngase en contacto con un metalúrgico de Paulo para discutir los métodos de prueba de dureza. Nuestro compromiso de educar a los clientes ha sido la clave de nuestro éxito a lo largo de 75 años de actividade ilustra cómo externalización del tratamiento térmico puede añadir valor a su negocio.

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