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Dureza del acero: qué es y cómo se mide

A la hora de elegir un acero para una aplicación específica es importante conocer sus propiedades y características. La dureza es una de estas propiedades y debe tenerse en cuenta al elegir el tipo de acero para fabricar con éxito herramientas de corte, moldes, engranajes, blindajes o piezas de coches, entre otros.

 

Desde Aceroa, como expertos en aceros especiales, explicamos más en detalle qué es, cómo influye y cómo se mide esta propiedad técnica del sector metalúrgico. 

 

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¿Qué es la dureza de los aceros?

La dureza de un acero se define como la resistencia que opone su superficie a ser deformada o penetrada. Es una característica mecánica esencial, relacionada con otras propiedades como la tenacidad o la facilidad de mecanizado.

 

Los aceros más duros son más resistentes a los golpes y al desgaste. Por eso se utilizan en aplicaciones que requieren alto rendimiento, como herramientas de corte o cuchillería. En cambio, los aceros blandos resultan más fáciles de conformar y mecanizar.

 

Qué influye en la dureza del acero

La dureza de un acero depende de su composición química y su tratamiento térmico. Los elementos aleantes como el carbono, manganeso, silicio o el cromo aumentan la dureza. Por ejemplo, cuanto mayor sea el contenido de carbono, mayor será la dureza del acero. Otros procesos, como el temple o el revenido, también influyen. 

 

Volviendo al carbono, este forma carburos muy duros con elementos como titanio, vanadio, molibdeno o tungsteno. Estos carburos refuerzan la matriz de hierro y obstaculizan el movimiento de dislocaciones, aumentando la durezaPor otro lado, el manganeso también forma carburos, incrementando la resistencia y la dureza.

 

Cómo se mide la dureza del acero 

Existen varios métodos estandarizados para medir la dureza de los aceros. En los ensayos se puede utilizar un penetrador de acero endurecido o de carburo de tungsteno (WIDIA), el metal más duro que existe.

 

Los más ensayos más utilizados son:

  • Ensayo Brinell: utiliza un penetrador esférico que se presiona sobre la superficie. Mide la profundidad de la huella dejada. Se utilizan bolas de carburo de tungsteno de 2,5 mm o 10 mm de diámetro.
  • Ensayo Vickers: emplea un penetrador, que es una punta de diamante con forma de pirámide. Es muy preciso para pequeñas muestras, especialmente para láminas finas.
  • Ensayo Rockwell: usa un penetrador cónico de diamante o una bola de tungsteno. Determina la profundidad de penetración bajo cargas. Permite pruebas rápidas.

 

Cada técnica utiliza una escala de dureza particular. Las más comunes son Brinell (HB), Vickers (HV), Rockwell (HRC) y Shore (HS). Conviene conocer las equivalencias entre escalas según el material.

 

Los ensayos de dureza suelen realizarse sobre una superficie pulida y limpia. Se aplica una carga durante un tiempo determinado y se mide la huella resultado. Se requiere un equipo calibrado y personal capacitado.

 

Tabla de durezas de aceros

La siguiente tabla muestra valores representativos de dureza para distintos tipos de aceros. Cada tipo de acero puede tener variaciones considerables en la dureza dependiendo de la aleación o los tratamientos.

 

Material

Dureza Brinell

Dureza Rockwell

Acero dulce

130 HB

60 HRB

Acero al carbono

200-220 HB

20-60 HRB

Acero aleado

150-500 HB

20-65 HRB

Acero inoxidable

230-250 HB

90-105 HRB

 

Los aceros para herramientas pueden alcanzar durezas muy elevadas, superiores a 65 HRC. Mientras que, los aceros inoxidables tienen propiedades intermedias. Existen inclusiones no metálicas que incrementan la dureza como el nitruro de boro o carburo de tungsteno.

 

Escalas de dureza del acero

Veamos más detalles de las escalas para medir la dureza del acero:

 

  • Brinell: escala habitual en la industria. Utiliza bolas de acero o de carburo de tungsteno de varios milímetros de diámetro. La carga aplicada varía desde 1 kgf hasta 3000 kgf.
  • Rockwell: Emplea cargas de 15 kgf a  150 kgf. Es un método sencillo.
  • Vickers: cargas típicas de 5 a 25 kilopondios. Deja huellas pequeñas, ideales para piezas finas.

 

Al aplicar los ensayos de estas escalas es importante controlar parámetros como el tiempo de aplicación de la carga o las dimensiones del penetrador. Las condiciones de ensayo influyen en los resultados obtenidos.

 

Las pruebas de dureza son indispensables en el control de calidad industrial.

 

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Cómo elegir el acero ideal según su dureza

A la hora de elegir un acero teniendo en cuenta la dureza, conviene tener en cuenta algunos puntos importantes, como:

 

  • El uso que se le dará para exigir mayor o menor dureza. Las piezas móviles requieren aceros más tenaces.
  • Las propiedades mecánicas requeridas como resistencia, tenacidad y ductilidad. No siempre interesa la máxima dureza.
  • El procesamiento posterior, temple, soldadura, mecanizado. Los aceros tratables permiten modificar la dureza.
  • El ambiente de trabajo y posible corrosión. Los aceros inoxidables resisten ambientes agresivos.
  • El factor económico del material y su disponibilidad. Los aceros aleados suelen tener un mayor coste.

Hay que sopesar todos estos factores para seleccionar el acero óptimo en cada aplicación. Conociendo su dureza y comparando con la que se necesita, la elección será más sencilla. Antes de grandes producciones es aconsejable realizar pruebas y ensayos. 

 

Por ello, en los almacenes especializados en aceros especiales, como es nuestro caso, se orienta a los clientes en la elección del mejor acero y su dureza en función de su posterior aplicación y utilidad.

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