SECRETARÍA DE ECONOMÍA DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS PROYECTO DE NORMA MEXICANA PROY-NMX-W-014-SCFI-2017

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1 SECRETARÍA DE ECONOMÍA DIRECCIÓN GENERAL DE NORMAS PROYECTO DE NORMA MEXICANA PROY-NMX-W-014-SCFI-2017 ALUMINIO Y SUS ALEACIONES DIVERSOS - DETERMINACIÓN DE LA DUREZA BRINELL ALUMINUM AND ITS ALLOYS VARIOUS - DETERMINATION OF BRINELL HARDNESS

2 Prefacio Con el objetivo de proveer las herramientas normativas correspondientes a las diferentes y muy diversas ramas de la industria del aluminio en México, el Comité Técnico de Normalización Nacional del Aluminio y sus Aleaciones (CTNNAA) ha preparado y revisado el presente Proyecto de Norma Mexicana, con la participación de las siguientes empresas e instituciones: ALMEXA ALUMINIO S.A. DE C.V. ALUMINICASTE FUNDICIÓN DE MÉXICO S.A. DE C.V. ANODIZADOS ESPECIALIZADOS S.A DE C.V. CINVESTAV - IPN UNIDAD QUERÉTARO CIITEC IPN CUPRUM S.A. DE C.V. ELECTROACABADOS DE MÉXICO S.A. DE C.V. GRUPO VASCONIA S.A.B. INSTITUTO DEL ALUMINIO A. C. MARUBENI MÉXICO S.A. DE C.V. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

3 El presente Proyecto de Norma Mexicana ha sido redactado y estructurado según lo especificado en las normas NMX-Z-013-SCFI-2015 y NMX-Z-021/1-SCFI Este proyecto cancela y sustituye la norma NMX-W-014-SCFI-2013, misma que se ha vuelto obsoleta debido a los desarrollos técnicos internacionales. Se hace notar la posibilidad de que algunos de los elementos de este documento estén sujetos a derechos de patente. Tanto el Comité Técnico como las empresas participantes en el desarrollo de esta norma y la Dirección General de Normas no se hacen responsables por la identificación, o no, de estos derechos de patente. Se invita a los receptores de esta norma a enviar, junto con sus observaciones, una notificación sobre cualquier derecho de patente correspondiente del que tengan conocimiento y a proporcionar los documentos de soporte.

4 Índice del contenido 1 Objetivo y campo de aplicación Objetivo Campo de aplicación Referencias Normativas Términos y definiciones Símbolos y términos abreviados Expresión de la dureza Brinell Número de dureza Brinell Ejemplo Aparatos y equipo Máquina de prueba Dispositivo de medición de la huella Penetrador Espécimen de prueba Dureza Brinell en el aluminio y sus aleaciones Requisitos de la prueba Informe de la prueba Concordancia con Normas Internacionales Vigencia...8 Apéndice A (Normativo) Consideraciones adicionales...9 Apéndice B (Normativo) Revisión periódica de la máquina de prueba Bibliografía...11 Tablas: Tabla 1 - Símbolos y su significado.3 Tabla 2 - Especificaciones del penetrador.5 Figuras: Figura 1 - Penetrador actuando sobre un material metálico..3

5 1/11 PROYECTO DE NORMA MEXICANA PROY-NMX-W-014-SCFI-2017 ALUMINIO Y SUS ALEACIONES DIVERSOS - DETERMINACIÓN DE LA DUREZA BRINELL ALUMINUM AND ITS ALLOYS VARIOUS - DETERMINATION OF BRINELL HARDNESS 1 Objetivo y campo de aplicación 1.1 Objetivo Este Proyecto de Norma Mexicana establece el método Brinell para medir la dureza a la penetración en muestras de aluminio y sus aleaciones. 1.2 Campo de aplicación Este Proyecto de Norma es aplicable a muestras planas con un espesor mínimo de 4 mm, o piezas curvas con radio de curvatura mayor a 25 mm; siendo este un ensayo confiable para caracterizar y evaluar las propiedades de estos materiales. 2 Referencias Normativas Los siguientes documentos referidos son indispensables para la aplicación de esta Norma: 2.1 ISO :2014 Metallic materials - Brinell hardness test - Part 1: Test method; publicada en octubre de ISO :2014 Metallic Materials Brinell Hardness Test Part 2: Verification and Calibration of Testing Machines; publicada en octubre de 2014.

6 2/11 3 Términos y definiciones Para los propósitos de esta Norma Mexicana aplican los términos y definiciones siguientes: 3.1 dureza Brinell Es una medida de la oposición que presenta la superficie de un metal a la acción de un penetrador esférico, generalmente de acero duro o carburo de tungsteno, midiéndose después el diámetro de la huella resultante al suprimir la acción de la carga. 3.2 número de dureza Brinell Número denotado por las iniciales mayúsculas HB, y que es proporcional al cociente obtenido de dividir una carga de prueba entre el área superficial curvada de la identación o huella, la cual se considera un casquete esférico para fines de cálculo, y el diámetro del penetrador (ver Tabla 1). 4 Símbolos y términos abreviados En la Figura 1 (ver Figura 1) y en la Tabla 1 (ver Tabla 1) se incluyen los símbolos usuales, su significado, las expresiones matemáticas relacionadas, y sus magnitudes en el sistema internacional de unidades. Nota 1 - Se recomienda poner especial atención en el Factor de conversion kgf a N, debido al uso indistinto de cualquiera de las dos unidades para describir las especificaciones de los equipos o los valores de dureza que se muestran en tablas de diversas referencias. Nota 2 - Se observa que los valores expresados en N son 9,806 veces mayores que aquellos expresados en kgf, siendo común el redondeo a un factor de 10 en las expresiones de algunos valores, aunque esto no se recomienda al utilizar dichos valores en las ecuaciones o en el informe de los ensayos.

7 3/11 Figura 1 - Penetrador actuando sobre un material metálico Tabla 1 - Símbolos y su significado SÍMBOLO SIGNIFICADO UNIDADES D Diámetro del penetrador mm F Carga de prueba N Diámetro promedio de la huella d d1, d2 h Factor de conversion kgf a N d = d 1 + d 2 2 Medidas del diámetro de la huella tomadas a 90 una de la otra. Profundidad de la huella Número de dureza Brinell: h = D 2 [1 1 d2 D 2] 0,102 = 1 kgf 9, N mm mm HB Carga de prueba HB = Factor de conversión Área de la superficie de la huella HB = 0,102 2 F π D 2 [1 1 d2 D 2] Índice fuerzadíametro 0,102xF/D 2 N/mm 2

8 4/11 5 Expresión de la dureza Brinell 5.1 Número de dureza Brinell El número de dureza Brinell se expresa seguido por las letras HB, o HBW si se utiliza un penetrador de carburo de tungsteno en lugar de acero endurecido, y por otros tres números que especifican las condiciones de la prueba en el orden siguiente: a) diámetro del penetrador (D) en mm; b) carga de prueba (F) en kgf; y c) duración de la carga en s. 5.2 Ejemplo 150 HB 5/ 30 / 20.- Indica que se obtuvo una dureza Brinell de 150, con un penetrador de acero de 5 mm de diámetro, carga de prueba de 30 kgf (30 kgf = 294,2 N), aplicada durante 20 s (si este valor no aparece se entiende que la medición se realiza en el intervalo especificado de 10 s a 15 s). 6 Aparatos y equipo 6.1 Máquina de prueba La máquina de prueba es el dispositivo que permite forzar entre sí el espécimen y el penetrador con una carga controlada y predeterminada dentro de un rango de 9,807 kn a 29,42 kn (ver ISO :2014) Las cargas de prueba, F, a usar en piezas de aluminio o sus aleaciones, deben ser las siguientes: a) F = 2,5 D2: para materiales con dureza Brinell estimada igual o menor que 35 HB. b) F = 5 D2: para materiales con dureza Brinell estimada comprendida entre 35 HB y 80 HB. c) F = 10 D2: para materiales con dureza Brinell estimada mayor que 80 HB. Nota - En estas relaciones los diámetros se dan en mm y las cargas se dan en kgf. Si se desea saber su equivalencia a N se recomienda aplicar el Factor de conversión mostrado en la Tabla 1.

9 5/ La tolerancia en la carga debe ser en todo caso ± 1 % El ángulo entre la línea de carga y la normal al espécimen debe ser menor que dos grados sexagesimales. 6.2 Dispositivo de medición de la huella Para medir el diámetro de la huella debe usarse un microscopio u otro dispositivo óptico provisto de escala micrométrica que permita medir el diámetro, d, de la huella con una precisión de ± 0,5 % (ver también la norma ISO :2014). El instrumento debe tener una fuente de iluminación adecuada y constante para todas las mediciones efectuadas. 6.3 Penetrador El diámetro del penetrador no debe ser menor de 1 mm. Los diámetros usuales así como sus tolerancias se indican en la Tabla 2 (ver Tabla 2). Diametro del penetrador (mm) Tabla 2 - Especificaciones del penetrador Tolerancias en el diámetro (mm) Valor máximo de la diagonal media hecha con un penetrador Vickers a 10 kgf (mm) 10 ±0,0045 0,146 5 ±0,0040 0,145 2,5 ±0,0035 0,143 2 ±0,0035 0,142 1 ±0,0035 0,139 Nota.- Esta tabla es exclusiva para Aluminio El penetrador debe ser de acero endurecido, con una dureza 850 HV 100 (98,07 kgf teniendo en cuenta la corrección por curvatura de su superficie). Debe estar pulido y libre de defectos superficiales u óxido, y sobre todo librede lubricantes. Si después de la prueba el penetrador muestra deformaciones o defectos superficiales, los resultados son nulos y el penetrador debe ser desechado y remplazado.

10 6/ Espécimen de prueba La prueba debe realizarse sobre una superficie libre de polvo, grasa, oxido, defectos superficiales, y sobre todo libre de lubricantes; de forma plana y lisa para que pueda medirse el diámetro de la huella El espesor del espécimen debe ser igual o mayor a ocho veces la profundidad de la huella, h, (ver Tabla 1). No debe quedar deformación visible en el lado del espécimen directamente opuesto a la huella después de realizada la prueba Para penetradores de diámetro menor a 5 mm se recomienda pulir la superficie de la muestra antes de realizar el ensayo utilizando papel abrasivo para metales con grano malla Dureza Brinell en el aluminio y sus aleaciones El número de dureza Brinell, HB, en aluminio y aleaciones de aluminio puede variar dependiendo de la composición y los tratamientos térmicos o mecánicos de las piezas sobre las que se realizan las mediciones; sin embargo, para la mayoría de las aleaciones comerciales este valor se encuentra en un intervalo de entre 25 y Para ensayos sobre muestras de aluminio cuya dureza se va a medir por primera vez se recomienda establecer las condiciones de prueba para un estimado de HB = 80 (ver inciso b). 7 Requisitos de la prueba 7.1 La prueba debe ser realizada a la temperatura ambiente dentro de los límites de 10 C y 35 C, la temperatura ideal para manejar bajo condiciones controladas, es de 23 C ± 5 C. 7.2 Es importante que durante el desarrollo de la prueba, la máquina esté protegida contra golpes y vibraciones y el espécimen contra desplazamientos laterales. 7.3 Las superficies de contacto entre el espécimen y el penetrador deben estar libres de toda materia extraña (suciedad, aceite, etc.). 7.4 Cuando el espesor del espécimen lo permita, debe preferirse un penetrador con D = 10 mm (ver 6.4.2).

11 7/ La carga debe aplicarse sobre el penetrador en forma gradual, evitando choques y sobrecargas por efectos inerciales. En máquinas manuales la carga máxima debe alcanzarse en un lapso de 10 s a 15 s con la máxima reproducibilidad posible en cada prueba. 7.6 La carga de prueba, F, debe mantenerse durante 10 s a 15 s. 7.7 La distancia desde el centro de la huella al borde del espécimen debe ser por lo menos tres veces el diámetro de la misma (3d). La distancia entre centros de dos huellas adyacentes debe ser por lo menos cuatro veces el diámetro de las mismas (4d). 7.8 Debe evitarse cualquier condición que conduzca a resultados falsos por ejemplo: el "rizado" del borde, o cualquier otra distorsión del espécimen. 7.9 El diámetro de cada huella debe ser medido en dos direcciones perpendiculares entre sí. Se debe usar el promedio de ambas mediciones para determinar el número de dureza Brinell, HB, según las expresiones matemáticas de la Tabla 1 (ver Tabla 1) Se recomienda verificar que el diámetro de la huella, d, quede comprendido entre 0,24 D y 0,6 D. De no ser así se recomienda repetir el ensayo para verificar el valor Es posible determinar la dureza Brinell de un espécimen curvado, siempre que el radio de curvatura sea mayor que 25 mm (para un penetrador con D = 10 mm). En tal caso, se debe considerar como diámetro de la huella el promedio de los dos diámetros principales. 8 Informe de la prueba El informe de la prueba debe contener al menos la siguiente información: a) referencia a este Proyecto de Norma Mexicana; b) todos los detalles necesarios para la identificación completa de la pieza de prueba; c) la fecha de la prueba; d) las condiciones de la prueba; e) la temperatura de la prueba si esta no está dentro de lo especificado (10 C to 35 C);

12 8/11 f) la relación entre el diámetro medio de la huella y el diámetro del penetrador si este sale de los límites de 0,24 a 0,60; g) el resultado obtenido declarado de acuerdo con el punto 5.1; h) cuando sea necesario realizar la conversión a otras escalas de dureza se debe especificar la base y el método de conversión; Nota - No existe un procedimiento general y preciso para la conversión a otras escalas de dureza o a valor de resistencia a la tracción. h) requisitos adicionales a este Proyecto de Norma acordados entre las partes interesadas; y i) detalles de cualquier situación que pudiera haber afectado los resultados. 9 Concordancia con Normas Internacionales Este Proyecto de Norma no coincide (NEQ) con la Norma Internacional ISO :2014 Metallic materials - Brinell hardness Test - Part 1: Test Method, publicada en octubre de 2014; debido a que no es posible concordar con el concepto internacional dado que la descripción del procedimiento y los valores de referencia dados en el presente documento se relacionan únicamente al aluminio, mientras que en la ISO :2014 se describen de manera general y para diferentes tipos de materiales (duros y blandos, ferrosos y no ferrosos). 10 Vigencia El presente Proyecto de Norma Mexicana, entrará en vigor a los 60 días naturales siguientes al día de su publicación en el Diario Oficial de la Federación. Ciudad de México., a Director General de Normas y Secretariado Técnico de la Comisión Nacional de Normalización Alberto Ulises Esteban Marina

13 9/11 Apéndice A (Normativo) Consideraciones adicionales A.1 Adicional a lo especificado en 6.2, con el propósito de mejorar el contraste de la huella y favorecer la medición del diámetro, está permitido usar un pigmento sobre la muestra o sobre la marca final (por ejemplo azul de Prusia); siempre que este no permanezca como una película líquida durante la prueba. A.2 Debe tenerse en cuenta que la dureza Brinell de casi todos los materiales está afectada por la magnitud de la carga de prueba, así como por el diámetro y las propiedades elásticas del penetrador (ver 6.1.2). A.3 El resultado de la prueba de dureza Brinell debe darse en la forma especificada en 4.1, evitando en lo posible conversiones a otras escalas de dureza. A.4 En los documentos listados en el apartado de Bibliografía (ver Capítulo 10) de este Proyecto de Norma se encuentran tablas para cálculo directo de HB a partir de d, para D= 10 mm y F = 500 kgf (4,903 kn), así como equivalencias con otras escalas de dureza. A.5 Para todo lo referente a selección de penetradores y calibración de las máquinas de prueba se deben consultar las Normas Internacionales y documentos adicionales descritos en el apartado de Bibliografía de este Proyecto de Norma. A.6 En algunas fuentes puede encontrarse que el número de dureza Brinell está antecedido por otros tres números, especificando las condiciones de la prueba bajo el siguiente orden: a) Diámetro del penetrador en mm b) Carga de prueba en kgf c) Duración de la carga en s A.6.1 Un ejemplo es: HB 10/500/15 = 23, indicando que se obtuvo una dureza Brinell de 23 en una prueba con un penetrador de 10 mm de diámetro y una carga de 500 Kgf (4,903 kn), aplicada durante 15 segundos.

14 10/11 Apéndice B (Normativo) Revisión periódica de la máquina de prueba B.1 Debe llevarse a cabo una verificación de la máquina cada día que se emplea para hacer determinaciones, en cada escala a ser utilizada y aproximada a la dureza del material a ser probado. B.2 La prueba requiere al menos una penetración hecha sobre un bloque de referencia de dureza conocida, calibrado como se indica en la norma ISO Si la diferencia entre la dureza medida y el valor certificado para el bloque de referencia está dentro del error permisible dado en las Tablas 2 y 3 de la ISO :2004, la máquina puede considerarse adecuada. Si no, se debe verificar que tanto el penetrador, el portamuestra, y el medidor se encuentren en buenas condiciones y repetirse la prueba. Si la máquina continúa con fallas en las mediciones diarias, debe realizarse una verificación indirecta, como la especificada en el Capítulo 5 de la norma ISO :2004. Nota - Es una buena práctica metrológica mantener un registro de los resultados de estas pruebas por un determinado periodo de tiempo y emplearlos para evaluar la reproducibilidad y monitorear las desviaciones de la máquina. B.3 Para más información sobre como evaluar la incertidumbre de los valores de dureza obtenidos por el método descrito en este Proyecto de Norma Mexicana se debe consultar el Apéndice C de la norma ISO :2014.

15 11/11 11 Bibliografía NMX-Z-021/1-SCFI-2015 Adopción de normas internacionales; publicada en el Diario Oficial de la Federación el 11 de enero de NMX-Z-013-SCFI-2015 Guía para la estructuración y redacción de normas; publicada en el Diario Oficial de la Federación el 18 de noviembre de Norma Oficial Mexicana NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida; publicada en el Diario Oficial de la Federación el 27 de noviembre de ISO :2014 Metallic Materials Brinell Hardness Test - Part 3: Calibration of Reference Blocks; publicada en octubre de ISO :2014 Metallic materials - Brinell hardness test - Part 4: Table of hardness values; publicada en octubre de ASTM E10-10, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2010.