Dureza

Propiedades, no perfectamente definida, de los cuerpos sólidos que indica generalmente la resistencia que opone el cuerpo a la deformación.

En mineralogía se dice que un cuerpo es  más duro que otro cuando es capaz de rayarlo. La dureza se puede medir de diversas formas:
 
 

Dureza, capacidad de una sustancia sólida para resistir deformación o abrasión de su superficie. Se aplican varias interpretaciones al término en función de su uso. En mineralogía, la dureza se define como la resistencia al rayado de la superficie lisa de un mineral. Una superficie blanda se raya con más facilidad que una dura; de esta forma un mineral duro, como el diamante, rayará uno blando, como el grafito, mientras que la situación inversa nunca se producirá. La dureza relativa de los minerales se determina gracias a la escala de dureza de Mohs, nombre del mineralogista alemán Friedrich Mohs que la ideó. En esta escala, diez minerales comunes están clasificados en orden de creciente dureza recibiendo un índice: talco, 1; yeso, 2; calcita, 3; fluorita, 4; apatito, 5; ortosa (feldespato), 6; cuarzo, 7; topacio, 8; corindón, 9, y diamante, 10. La dureza de una muestra se obtiene determinando qué mineral de la escala de Mohs lo raya. Así, la galena, que tiene una dureza de 2,5, puede rayar el yeso y es rayado por la calcita. La dureza de un mineral determina en gran medida su durabilidad.
En metalurgia e ingeniería, la dureza se determina presionando una bolita o un cono de material duro sobre la superficie estudiada y midiendo el tamaño de la indentación. Los metales duros se indentan menos que los blandos. Este método para establecer la dureza de una superficie metálica se conoce como prueba de Brinell, en honor al ingeniero sueco Johann Brinell, que inventó la máquina de Brinell para medidas de dureza de metales y aleaciones.
 La dureza está relacionada con la solidez, la durabilidad y la resistencia de sustancias sólidas, y, en sentido amplio, este término suele extenderse para incluir todas estas propiedades.
 
 

 Han encontrado gran difusión los métodos de ensayo en la valoración de la dureza como resistencia opuesta por el material a la penetración de un cuerpo de forma determinada y características mecánicas elevadas. Entre éstos, el más empleado es el método de ensayo BRINELL. La dureza Mm se expresa como cociente entre la carga y la sección mayor de la huella, y no la del casquete esférico, como en el método Brinell.
 
 

1) Escala de Mohs. Basada en la consideración de que un cuerpo es más duro que otro cuendo es capaz de rayarlo, esta es cala está formada por diez minerales de durezas crecientes, de modo que cada uno de ellos es capaz de rayar al anterior pero no al siguiente.

2) Método Jaggar. La dureza se determina por la carga que, al ser aplicada sobre una punta de diamante, es capaz de rayar la superficie del material en examen, que se desliza bajo la punta. La dureza se refiere a la del corindón, que toma un valor convencional igual a 1.00, y los minerales de la escala de Mohs resultan en la siguiente progresión, sensiblemente irregular: talco, casi cero; sal gema, yeso, 0,04; calcita,0,26; fluorita, 0,75; apatito, 1,23; ortosa, feldespato, 25; cuarzo, 40; topacio, 152. Para los materiales metálicos se ha propuesto valorar su dureza como resistencia al rayado, medible con un aparato denominado escierómeto.
 

3) Método Martens. Asigna a la dureza el valor de la carga,  en gramos, que es necesario aplicar a una punta cónica de 90° de abertura, para dejar, sobre la superficie bien pulida del material examinado, al deslizarlo lentamente bajo la punta, una huella de 0,01mm.

Han encontrado gran difusión los métodos de ensayo basados en la valoración de la dureza como resistencia opuesta por el material a la penetración de un cuerpo de forma determinada y característica mecánicas elevadas. Entre éstos, el más empleado es el método de ensayo        Brinell. “fig. 1 y 2”

4) Método Mayer. La dureza MM se expresa  como cociente la carga y la sección mayor de la huella, y no la del casquete esférico, como en el metodo Brinell.
 

5) Método Vickets. Se utiliza una punta de diamante de forma piramidal con un ángulo de 136°, sobre la que se aplica la carga P. La dureza se expresa por:

Donde   “S” es la superficie de la huella medida con un microscopio. 
6) Método Rockwell. Se efectúa dos pruebas, una para materiales no excesivamente duros  y la otra para materiales no excesivamente duros y la otra para materiales de notable dureza, como los aceros tratados térmicamente. En el primer caso el penetrador es una esfera de acero de alta resistencia y de 1/16’’ de diámetro (aprox.)(1,6mm); en el segundo caso emplea una punta de diamante cónica, de 120°. La dureza, indica respectivamente por  HRB Y HRC, se lee en un cuadrante de dos escalas ( B Y C )  que expresa la dureza en función de la penetración.
7) Método Ludwick. La dureza HL se expresa como cociente entre la cara aplicada al penetrador y la superficie de la huella, después de haber resistido el penetrador, que tiene la forma de un cono circular recto con 90° de abertura. Resulta:

Siendo “d” el diámetro y “h” la profundidad de la huella (d=2h).

8) Método Knoop. De reciente introducción y particularmente adaptado para pruebas superficiales en materiales frágiles y duros como cerámicas, vidrio, carburos metálicos, cristales, etc. El penetrador de diamante tiene forma de pirámide de baseróbotica cuyas diagonales estén en la relación 1:7 y cuyos ángulos entre las aristas sean 172° 30° y 130°.

La dureza Knoop se expresa por:

Donde “P” es la carga (en kg), en general comprendida entre 5 Kg y algunos gramos;ST el área, en mm2, de la superficie proyectada de la huella; L, la diagonal mayor de la huella (en mm); C, una constante que depende de las caracteristicas geométricas del penetrador. A igualdad de carga y dureza el penetrador Knoop penetra aproximadamente la mitad respecto a un penetrador piramidal Vickers de 136° y se representa mejor a la medida de la dureza superficial (estratos duros, capas cementadas, chapeados, etc.). para la determinación de la dureza se utiliza aparatos especiales denominados, actualmente, “durómetor” y antiguamente”esclerómetros”.
 
 

IMPACTO
 

 Punto de choque de una bomba, proyectil o misil, contra un blaco o cualquier otro obstáculo.

 Angulo de impacto es el formado por la tangente a la trayectoria con el plano tangente a la superficie golpeada.
 
 
 
 
 
 

BIBLIOGRAfIA
 ENCICLOPEDIA DE LA TECNICA Y LA MECANICA

TOMO  5 

PAGINAS 169 Y 170