En el mundo de la ciencia de los materiales y la metalurgia, la prueba de dureza Vickers es uno de los procesos utilizados para determinar dureza de los materialesLas pruebas de dureza generalmente ayudan a los ingenieros a evaluar la resistencia, durabilidad y resistencia al desgaste de un material. Entre los numerosos métodos de prueba de dureza disponibles, Vickers destaca por su precisión, versatilidad y capacidad para muestras muy pequeñas y delgadas.
A medida que avancemos, aprenderá más sobre el principio, el procedimiento, las ventajas, las desventajas y los usos prácticos del método Vickers en ingeniería y otras industrias.
Contenido
¿Qué es la prueba de dureza Vickers?
En 1921, Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd. desarrollaron la prueba de dureza Vickers. La prueba mide la dureza de los materiales utilizando un penetrador de diamante en forma de pirámide a través de un método óptico.
La prueba de dureza Vickers es un método de microdureza que determina la resistencia de un material a la deformación plástica a partir de una fuente estándar. Es uno de los métodos de prueba más antiguos y muy común en el Reino Unido y Europa. El penetrador utilizado tiene forma de diamante con base cuadrada, y sus caras opuestas forman un ángulo de 136°. Este penetrador se aplica sobre la superficie del material de prueba con una fuerza que varía desde unos pocos gramos hasta 100 kgf.
El método es versátil, ya que se pueden realizar varias pruebas con el mismo penetrador, simplemente aplicando diferentes cargas. La prueba Vickers cumple normas como ASTM E384 o ISO 6507 y puede ser muy útil para estudios comparativos.
Principio de la prueba de dureza Vickers
La prueba de dureza Vickers depende de la relación entre la fuerza aplicada por la carga y la superficie de la indentación realizada por el penetrador. La carga se aplica durante un periodo estándar de aproximadamente 10 a 15 segundos, y las dos diagonales de la indentación creada se miden con un microscopio. Estos valores se utilizan para calcular el Número de Dureza Vickers, simbolizado como VHN o HV. La dureza de un material también puede expresarse en función de la carga utilizada; por ejemplo, HV5 representa la dureza calculada para una carga de 5 kg.
Cómo medir la dureza Vickers
Preparación de la muestra
La muestra de prueba a utilizar debe cumplir ciertas especificaciones para evitar errores durante la prueba. En primer lugar, la superficie del material de prueba debe ser lisa y estar bien pulida. Además, debe ser plana para que, al aplicar la carga, la indentación del indentador pueda medirse fácilmente.
Configuración de la máquina
El durómetro Vickers está calibrado correctamente para que el proceso de prueba se realice sin errores, garantizando que todos los componentes cumplan con las normas ASTM e ISO. Por ejemplo, la carga aplicada varía entre 1 gf y 120 kgf, dependiendo del material a ensayar.
Aplicación de carga
El indentador se utiliza para aplicar la carga a la muestra de prueba durante un tiempo de permanencia de aproximadamente 10 a 15 segundos. Este proceso puede realizarse de forma automática o manual, según la capacidad del medidor de dureza Vickers utilizado.
Measurement
Tras retirar la carga, una vez transcurrido el tiempo de permanencia, se debe medir la diagonal de la indentación. Esta se mide con un microscopio y debe realizarse con cuidado para evitar errores de cálculo. El promedio de las diagonales se obtiene para obtener el valor único que se utiliza en la fórmula de la prueba de dureza Vickers.
Cálculos y resultados
Calcular la dureza del material es sencillo utilizando la fórmula mencionada anteriormente. La dureza Vickers se expresa como xxxHVyy o xxxHVyy/zz. Donde xxx representa el número de dureza Vickers, yy la carga y zz si el tiempo de permanencia supera el estándar aprobado de 10 a 15 segundos. Por ejemplo, 400HV10 o 400HV10/20 significa que el material tiene una dureza Vickers de 400 kgfmm.-2, donde se aplicó una carga de 10 kgf, durante un tiempo de permanencia de 20 segundos.
Aplicaciones de la prueba de dureza Vickers
El método Vickers es muy versátil y se utiliza en múltiples industrias, entre ellas:
- Metalurgia: Prueba de límites de grano, cambios de fase y zonas tratadas con calor.
- Aeroespacial y automotriz: Evaluación de recubrimientos, aleaciones y resistencia a la fatiga.
- Electrónica: Medición de dureza de juntas de soldadura y microcomponentes.
- Control de Calidad: Inspección de piezas fabricadas y zonas de soldadura.
- Investigación y desarrollo: estudio de nuevos materiales, microestructuras y compuestos.
Ventajas de la prueba de dureza Vickers
- Amplio rango de carga: eficaz tanto para pruebas de dureza micro como macro.
- Versatilidad en Material: Se puede utilizar en metales, cerámicas y polímeros.
- Precisión: Alta exactitud con mínima variación.
- Sistema de una sola escala: Simplifica las comparaciones entre diferentes materiales.
- Daños mínimos en la muestra: Las sangrías son pequeñas y poco profundas.
Limitaciones de la prueba de Vickers
- Pérdida de tiempo: Requiere medición óptica y cálculo.
- Sensibilidad de la preparación de la superficie: Las superficies rugosas o curvas pueden generar lecturas inexactas.
Comparación con otras pruebas de dureza
La siguiente tabla describe las diferencias clave entre Vickers, Brinell y Ensayos de dureza Rockwell métodos.
| Característica | Vickers | Brinell | Rockwell |
|---|---|---|---|
| Indentador | Pirámide de diamantes | Bola de acero/carburo | Acero/cúpula/formas variadas |
| Rango de carga | 1 gf – 120 kgf | 500 kgf – 3000 kgf | 15 kgf – 150 kgf |
| Precisión | Alto (óptico) | Medio (óptico) | Alto (basado en la profundidad) |
| Sensibilidad de la preparación de la superficie | Alta | Media | Baja |
| Aplicaciones | Microcomponentes, recubrimientos | Piezas fundidas, forjadas | Piezas de producción en masa |
Entre todos los métodos de prueba de dureza, la prueba Vickers es la preferida para metal sinterizado Debido a su precisión y adaptabilidad, utiliza un penetrador en forma de diamante y soporta una amplia gama de cargas. Según... struersLas cargas comunes, como HV5, HV10 y HV20, son adecuadas para probar piezas metálicas sinterizadas de dureza media a alta. Esto permite una medición precisa de la dureza de la matriz, minimizando al mismo tiempo los errores causados por la porosidad superficial.
Preguntas Frecuentes
¿La forma y el material del penetrador afectan la precisión de la prueba de dureza Vickers?
Sí. La hendidura realizada con el penetrador debe tener una forma bien definida para poder medirse. Además, el penetrador debe estar hecho de un material resistente a la deformación; de lo contrario, las mediciones serán erróneas. Por eso los diamantes son una buena opción.
¿El tamaño de la sangría afecta el nivel de dureza Vickers de un material?
Sí, la dureza Vickers de un material es inversamente proporcional al tamaño de la indentación. Esto significa que, cuanto menor sea el tamaño de la indentación, mayor será la dureza del material de prueba sobre el que se realizó.
¿El daño por indentación producido durante la prueba Vickers es un factor que contribuye al análisis del material probado?
Sí, durante la sangría aparecen grietas en las cuatro esquinas, y estas grietas también pueden jugar un papel en pruebas posteriores que analizan la calidad del material.