ENSAYO DE DUREZA BRINELL I.N.V. E Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo de dureza Brinell.

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1 ENSAYO DE DUREZA BRINELL I.N.V. E OBJETO 1.1 Esta norma describe el procedimiento que se debe seguir para realizar el ensayo de dureza Brinell. 1.2 El ensayo de dureza Brinell es un método para determinar la resistencia a la penetración usando una máquina que incrusta una esfera dura bajo condiciones específicas dentro de la superficie ensayada, midiendo luego el diámetro de la impresión resultante cuando se ha removido la carga. 1.3 Los valores establecidos en unidades SI deben ser considerados como la norma. 1.4 Esta norma no pretende dar directrices sobre aspectos de seguridad asociados con su uso. Es responsabilidad de quien la emplee, establecer las medidas de seguridad y salubridad apropiadas y determinar la aplicabilidad de las limitaciones regulatorias antes de su uso. 2. EQUIPO 2.1 Máquina de ensayo El equipo para el ensayo de dureza Brinell usualmente consta de una máquina de ensayo que sostiene la muestra y que aplica una carga de indentación predeterminada a una esfera que está en contacto con la muestra. La magnitud de la carga de indentación está limitada a ciertos valores discretos (3000, 1500 y 500 kgf). El diseño de la máquina de ensayo debe ser tal que no ocurran movimientos laterales o balanceos de la muestra o de la esfera mientras se aplica la carga. Cuando se utilicen máquinas con el sistema de "carga muerta", se deben tomar precauciones para evitar una sobrecarga momentánea debido a la inercia del sistema de "carga muerta". El sistema de carga se debe operar con el máximo cuidado a medida que se aproxima al valor máximo de indentación. 2.2 Esfera Brinell normalizada Las esferas Brinell normalizadas deberán tener 10 mm de diámetro con una tolerancia de este valor no mayor a mm en cualquier diámetro. Esferas más pequeñas y las tolerancias de éstas se señalan en la Tabla 1, teniendo en cuenta las observaciones que al respecto se hacen en la Sección 4 del "Procedimiento". Una esfera de acero con dureza Vickers (HV) de al menos 850, usando una carga de 10 kgf, se puede usar en materiales que tengan un HB (número de dureza Brinell) no superior a 450 ó una esfera con carburo en materiales con HB no superior a 630. El ensayo de dureza Brinell no se recomienda para materiales que tengan un HB superior a 630. La esfera debe estar pulida y libre

2 de defectos. Siempre que el valor de HB exceda de 200, se debe reportar el tipo de esfera utilizado. El valor máximo del promedio de dos diagonales de la impresión sobre la esfera hecha por el indentador Vicker no debe exceder los valores indicados en la Tabla 2. La esfera no debe mostrar un cambio permanente en su diámetro superior a mm cuando se presione con la carga de ensayo contra el espécimen. Si se usa una esfera en un ensayo de un material con HB superior a los límites anteriormente descritos, la esfera se debe medir después del ensayo. Si la esfera muestra un cambio permanente en el diámetro, superior a aquel especificado, los resultados se considerarán como no representativos, y la esfera no se podrá usar en ensayos posteriores. 2.3 Microscopio de medida Las divisiones de la escala del micrómetro del microscopio u otro dispositivo de medida utilizado en la medición del diámetro de la impresión deben ser tales que permitan la medida directa del diámetro hasta 0.1 mm y con estimación de este diámetro hasta 0.02 mm. Tabla 1. Esferas Brinell diferentes a la normalizada Diámetros de la Esfera mm Tolerancia Mm De 1 a 3 ± De 3 a 6 ± De 6 a 10 ± Tabla 2. Diagonal máxima promedio de la impresión de dureza Vickers sobre esferas Brinell Diámetro de la Esfera mm Diagonal Máxima Promedio de la Impresión sobre la Esfera hecho con un Indentador Vickers bajo carga de 10 kgf, en mm MUESTRAS DE ENSAYO 3.1 Muestra Las muestras utilizadas en el ensayo de dureza Brinell varían ampliamente en su forma, ya que frecuentemente es necesario realizar la impresión directamente sobre el producto terminado y no sobre una muestra de éste. E 503-2

3 3.2 Espesor El espesor de la pieza ensayada debe ser tal que no aparezcan bombas u otras marcas que muestren los efectos de la carga sobre el lado opuesto de la impresión. En cualquier caso, el espesor del espécimen debe tener, al menos, diez veces la profundidad de la indentación (Ver Tabla 3). El ancho mínimo debe cumplir con los requerimientos de la Sección 4.3 Tabla 3. Requerimientos de espesor mínimo para los ensayos de dureza Brinell Espesor Mínimo de la muestra Dureza máxima para la cual el ensayo de dureza Brinell puede hacerse en forma segura mm Carga Carga Carga 3000 kgf 1500 kgf 500 kgf Acabado Cuando sea necesario, la superficie sobre la cual se realice la impresión se debe limar, maquinar o pulir con material abrasivo, de tal forma que el borde de la impresión esté claramente definido para determinar el diámetro con la precisión especificada. Se debe tener cuidado para no sobrecalentar o trabajar en frío la superficie. 4. PROCEDIMIENTO 4.1 Magnitud de la carga de ensayo La carga en el ensayo normalizado de dureza Brinell debe ser de 3000, 1500 o 500 kgf. Es deseable que la carga de ensayo sea de tal magnitud que el diámetro de la impresión esté en el intervalo de 2.50 a 6.00 mm (25 a 60% del diámetro de la esfera). El límite inferior en el diámetro de impresión es necesario, debido a la reducción en la sensibilidad del ensayo con la reducción en el tamaño de la impresión. El límite superior está influenciado por las limitaciones de desplazamiento del indentador en ciertos tipos de máquinas de ensayo. Los requerimientos de espesor y espacio mencionados en las Secciones 3.2 y 4.3, pueden determinar el diámetro máximo permisible para un ensayo específico. La Tabla 4, entrega las cargas normalizadas y los números aproximados de dureza Brinell para el intervalo de diámetros de impresión antes indicado. No es absolutamente necesario que el ensayo Brinell esté de acuerdo con este intervalo HB, pero se debe tener en cuenta que se pueden obtener diferentes números de Dureza Brinell para un material dado usando diferentes cargas sobre una esfera de 10 mm. E 503-3

4 Con el propósito de obtener una escala continua de valores, puede ser deseable usar una única carga para cubrir el intervalo completo de dureza para una clase de material dado. Para metales más suaves, cargas de 250, 125 o 100 kgf, son aplicadas algunas veces. La carga utilizada debe ser específicamente señalada en el informe. Cuando se requiera ensayar muestras delgadas o pequeñas, generalmente se usan esferas con un diámetro inferior a 10 mm. Estos ensayos (que no son ensayos normalizados) se aproximarán más a los ensayos normalizados, si la relación entre la carga aplicada, P, medida en kilogramos fuerza, y el diámetro de la esfera, D, en milímetros, es la misma que en el ensayo normalizado, donde: P/D² = 30 para carga de 3000 kgf y esfera de 10 mm de diámetro P/D² = 15 para carga de 1500 kgf y esfera de 10 mm de diámetro P/D² = 5 para carga de 500 kgf y esfera de 10 mm de diámetro Tabla 4. Cargas normalizadas de ensayo Diámetro de la Esfera Carga Intervalo Recomendado mm kgf HB a a a 100 Ensayos especiales para metales suaves que no simulan los ensayos normalizados, se pueden hacer con la siguiente relación carga/diámetro: P/D² = 2.50 P/D² = 1.25 P/D² = 1.00 Cuando se usen esferas menores a 10 mm en diámetro, tanto la carga como el tamaño de la esfera, se deben señalar específicamente en el reporte de los resultados. Las esferas con tamaño diferente a la normalizada de 10 mm, deben cumplir con los requisitos de materiales y las variaciones permisibles en el diámetro que se señalaron para la esfera normalizada. 4.2 Radio de curvatura Cuando la indentación es hecha sobre una superficie curvada, el radio mínimo de curvatura de la superficie no debe ser menor a 25 mm para una esfera de 10 mm. El diámetro de la indentación debe tomarse como el promedio de los diámetros principales. 4.3 Espaciamiento de las indentaciones La distancia del centro de la indentación hasta el borde de la muestra o hasta el borde de otra indentación, debe ser, al menos, dos y media veces el diámetro de la indentación. E 503-4

5 4.4 Aplicación de la carga de ensayo Se aplica la carga firmemente, sin ninguna agit ación. En las máquinas que emplean un sistema de "peso muerto", se deben tomar precauciones para prevenir un exceso de carga momentáneo causado por la inercia de los pesos. Igualmente, se opera el sistema de carga con la máxima precaución a medida que se aproxima a la carga de indentación para prevenir una gran aceleración del sistema de peso muerto. Se aplica la carga completa de ensayo de 10 a 15 segundos, excepto para metales suaves. 4.5 Alineamiento El ángulo entre la línea de carga y la normal al espécimen, no debe exceder de dos grados (2 ). 5. MEDICIÓN DE LA IMPRESIÓN 5.1 Diámetro En el ensayo de dureza Brinell, se deben medir dos diámetros de la impresión que formen ángulos rectos, uno con respecto al otro, y el valor promedio es utilizado para calcula r el número de dureza Brinell. Para ensayos rutinarios y para determinar el cumplimiento con una especificación del material o el producto, el diámetro de la impresión se debe medir con una precisión de 0.05 mm. 5.2 Mediciones Estas mediciones usualmente se realizan con microscopios portátiles de bajo aumento (aproximadamente 20 X) que tengan una escala fija en el visor. 6. CÁLCULOS Cálculos El número de dureza Brinell HB, se relaciona con la carga aplicada y el área de la superficie de la impresión permanente hecha por la indentación de la esfera, y se calcula con la siguiente ecuación: donde: HB = π D 2P 2 2 ( D D d ) P = carga aplicada kgf, D = diámetro de la esfera, mm, y d = diámetro medio de la impresión, mm. 7. INFORME El informe debe incluir la siguiente información: 7.1 El número de dureza Brinell. E 503-5

6 7.2 Las condiciones del ensayo cuando el número HB se determina con cargas diferentes a 3000 kgf y esfera con diámetro de 10 mm, con un tiempo de carga distinto de 10 a 15 segundos. 7.3 El tipo de esfera utilizado cuando el número HB exceda de CONVERSION A OTRAS ESCALAS DE DUREZA O A VALORES DE RESISTENCIA A LA TENSION No existe un método general para convertir con precisión el número de dureza Brinell a otras escalas de dureza o a valores de resistencia a la tensión. Estas conversiones son sólo aproximadas y por lo tanto se deben evitar, excepto, en casos muy especiales donde los factores de conversión se hayan obtenido a partir de muchos ensayos de comparación. Nota 1.- La Norma ASTM E-140 da valores de conversión aproximados para algunos metales como el acero, níquel, etc. 9. NORMAS DE REFERENCIA AASHTO T 70 ASTM E 10 AASHTO T 244 ASTM A 370 E 503-6