Vistas:0 Autor:Editor del sitio Hora de publicación: 2026-10-07 Origen:Sitio
La dureza es la propiedad más citada en un certificado de prueba de una acería. Se correlaciona con la resistencia a la tracción, no cuesta casi nada medirlo y no es destructivo, razón por la cual los talleres de tratamiento térmico, los fabricantes de engranajes y las empresas de sujetadores se rigen por él. El problema es que hay tres básculas de uso diario: Brinell (HBW), , Rockwell (HRC/HRA/HRB) y Vickers (HV) , y no miden exactamente lo mismo. A continuación se explica cómo realizar conversiones entre ellos, de dónde provienen las conversiones y cómo estimar la resistencia a la tracción a partir de un número de dureza sin avergonzarse.
Cada báscula tiene un penetrador diferente, una carga diferente y un punto óptimo diferente. Usarlos fuera de su rango válido es la razón más común por la que una conversión parece incorrecta.
Brinell utiliza una bola de carburo de tungsteno, normalmente de 10 mm de diámetro, presionada contra la superficie con una carga de 3000 kgf (29,4 kN) durante 10 a 15 segundos. El diámetro de la impresión resultante se mide ópticamente y el HBW se calcula como la carga dividida por el área de la superficie curva de la impresión. La "W" en HBW significa carburo de tungsteno (Wolframcarbid en alemán); la antigua designación HBS para penetradores de bolas de acero está obsoleta.
El rango válido de HBW para acero es aproximadamente de 96 a 650 HBW . Por encima de 650 HBW la bola se deforma y la impresión se vuelve poco fiable. Para aceros para herramientas muy duros y superficies carburadas, se cambia a HRC o HV. HBW es la báscula estándar para placas, barras, piezas forjadas y fundidas; básicamente, cualquier cosa en la que una bola de 10 mm y una carga de 3000 kgf dejen una abolladura medible en una superficie plana de ≥ 4 mm de espesor.
Rockwell mide la profundidad de penetración de un cono de diamante (HRC, HRA) o una bola de acero endurecido (HRB) bajo una carga menor (10 kgf) y mayor definida. HRC utiliza un cono de diamante de 120° (penetrador Brale) con una carga principal de 150 kgf; HRA usa el mismo cono a 60 kgf; HRB utiliza una bola de 1/16 de pulgada a 100 kgf. La profundidad se convierte directamente en un número adimensional.
Los rangos válidos son:
CDC : 20–70 CDC. Por debajo de 20 HRC, el cono de diamante produce una lectura superficial y de baja sensibilidad: cambie a HRB.
HRA : 20–88 HRA. Se utiliza para carburo, revestimientos duros finos, carburo cementado y aceros para herramientas de muy alta dureza donde el HRC alcanza su punto máximo.
HRB : 0–100 HRB. Se utiliza para aceros blandos, barras de carbono recocidas y láminas con bajo contenido de carbono.
HRC es la escala dominante para piezas templadas y revenidas: ejes, engranajes, matrices y cuchillas. La ventaja sobre Brinell es la velocidad: una lectura Rockwell tarda entre 5 y 10 segundos y deja una huella pequeña y poco profunda que a menudo no requiere volver a mecanizarse.
Vickers utiliza un diamante piramidal de base cuadrada con un ángulo de cara de 136°, aplicado a cargas desde 1 kgf (HV1) hasta 100 kgf (HV100) y más. HV mide ópticamente la diagonal de la impresión y calcula la dureza como carga dividida por el área de la superficie.
La fortaleza de Vickers es su amplia gama : el mismo penetrador cubre todo, desde acero recocido blando (~80 HV) hasta capas de carcasa nitruradas (~1100 HV) sin rotura de escala. Su debilidad es que requiere una lectura óptica, que es lenta y depende del operador. HV es la escala estándar para:
La microdureza atraviesa piezas cementadas (HV0.3, HV1)
Cualificación del procedimiento de soldadura.
Recubrimientos finos y capas nitruradas
Certificación del bloque de calibración de referencia
Tanto ASTM E140 ("Tablas estándar de conversión de dureza para metales") como ISO 18265 proporcionan los valores de conversión entre HBW, HRC y HV para aceros al carbono, aleados y para herramientas. Los valores no son teóricos: proceden de miles de puntos de prueba en acero martensítico y bainítico templado y revenido. La conversión tiene una precisión de aproximadamente ±1 HRC para acero endurecido y ±2–3 HBW para acero recocido. Más allá de eso, las geometrías de los penetradores difieren lo suficiente como para que la conversión sea sólo aproximada.
Valores seleccionados de ASTM E140 para acero:
| HBW (3000 kgf) | HRC (150 kgf) | HRB (100 kgf) | HV | Aprox. UTS, MPa |
|---|---|---|---|---|
| 95 | — | 56 | 100 | 340 |
| 120 | — | 67 | 126 | 415 |
| 150 | — | 80 | 158 | 510 |
| 174 | — | 88 | 183 | 600 |
| 200 | — | 92 | 210 | 690 |
| 223 | 19 | — | 235 | 770 |
| 248 | 22 | — | 262 | 855 |
| 277 | 28 | — | 292 | 955 |
| 293 | 31 | — | 310 | 1010 |
| 311 | 33 | — | 327 | 1075 |
| 331 | 35 | — | 348 | 1140 |
| 352 | 37 | — | 370 | 1210 |
| 375 | 39 | — | 395 | 1290 |
| 401 | 43 | — | 423 | 1380 |
| 429 | 45 | — | 455 | 1480 |
| 461 | 48 | — | 488 | 1590 |
| 495 | 51 | — | 525 | 1710 |
| 534 | 54 | — | 565 | 1840 |
| 573 | 57 | — | 605 | 1980 |
| 600 | 59 | — | 635 | 2070 |
| 632 | 62 | — | 670 | 2180 |
| 670 | 64 | — | 710 | 2310 |
Una nota sobre el límite inferior de HRC. ASTM E140 proporciona un pequeño bloque de datos para el rango de 19 a 22 HRC, pero lo marca como "aproximado". La parte confiable de la escala HRC comienza en 20 HRC. Por debajo de eso, cambie a HRB o HBW.
Existe una relación empírica útil entre la dureza Brinell y la resistencia máxima a la tracción para aceros de bajo y medio carbono:
σUTS (MPa) ≈ 3,45 × HBW para HBW ≤ 500 (acero de bajo y medio carbono, templado y revenido)
Para acero aleado de mayor dureza (HBW 500–650), el multiplicador se reduce a aproximadamente 3,0–3,2 porque el penetrador mide una combinación de resistencia y recuperación elástica, y la martensita no se convierte linealmente en resistencia a la tracción. El multiplicador de 3,45 también es inferior a ~150 HBW para acero recocido de baja resistencia; ahí el multiplicador está más cerca de 3.6.
Las diferentes familias de acero tienen diferentes multiplicadores:
| Familia de aceros | Rango | multiplicador (σUTS / HBW) |
|---|---|---|
| Acero bajo en carbono, recocido | ~3.6 | 100–150 HBW |
| Acero de medio carbono, Q&T | ~3.45 | 150–500 HBW |
| Cr-Mo de baja aleación (4140, 4340), Q&T | ~3.4 | 200–500 HBW |
| Acero martensítico de alta resistencia (>500 HBW) | 3,0–3,2 | 500–650 HBW |
| Inoxidable austenítico (304, 316) | ~3.0 | 150–300 HBW |
| Hierro fundido gris | ~1,0–1,5 | 150–250 HBW |
El multiplicador de 3,45 está integrado en la mayoría de las especificaciones de adquisiciones y tablas de resistencia de materiales antiguas. La Tabla A.1 de la norma ISO 18265 ofrece un desglose más elaborado por familia de grados de acero y es el documento a citar al argumentar el caso por escrito.
Un ejemplo práctico: se debe esperar que una barra AISI 4140 probada a 280 HBW muestre una resistencia a la tracción de alrededor de 970 MPa. Si una barra de prueba Q&T 4140 a 280 HBW muestra solo 850 MPa UTS en el laboratorio, algo anda mal: o la barra está subtemplada (tiempo de templado insuficiente a temperatura), la muestra de prueba es axial versus transversal (la anisotropía puede reducir el UTS entre un 5 y un 7 %), o la dureza se midió en una superficie descarburada. Esta es la razón por la que las pruebas de dureza y tracción se realizan en la misma barra de calor.
Los números de conversión en ASTM E140 son una regresión de aceros al carbono y aleados templados y revenidos : martensíticos o bainíticos, bastante homogéneos. Son menos confiables para:
Acero inoxidable austenítico (304, 316): el material se endurece bajo el penetrador, por lo que HBW/HRC tiende a tener una lectura más alta de lo que sugeriría la resistencia a la tracción subyacente. ISO 18265 enumera datos de conversión separados para acero inoxidable austenítico.
Fundición gris y dúctil : la fase de grafito se aplasta bajo el penetrador. Las conversiones de HBW para hierro fundido son completamente diferentes a las del acero: multiplíquelas por ~1,0–1,5 para el hierro gris.
Piezas cementadas : una lectura de superficie a 60 HRC sobre un núcleo blando no igualará la resistencia a la tracción en masa. Utilice el recorrido de dureza (HV0.3 a lo largo de la caja) y calcule la profundidad efectiva de la caja según ASTM E384.
Barra estirada en frío : el trabajo en frío eleva el HBW sin elevar proporcionalmente el UTS. Una barra de 1045 estirada en frío a 200 HBW tiene un UTS más cercano a 700 MPa, no a los 690 MPa que predice el multiplicador de recocido.
Esta es la razón por la que una especificación de adquisición nunca debe decir "la dureza y la tracción son equivalentes". No lo son, se correlacionan con un multiplicador que depende del grado y la condición metalúrgica.
Un error común es escribir "dureza: 28–32 HRC" en un PO sin especificar la ubicación de la prueba, la condición de la superficie o la escala. El proveedor elige la interpretación más barata y usted obtiene un núcleo blando debajo de una carcasa delgada y dura. La cláusula a escribir es:
Dureza: 28–32 HRC según ASTM E18, medida en una superficie terminada o semiacabada libre de descarburación, incrustaciones y óxido. Tres lecturas como mínimo, espaciadas ≥ 3 mm, todas dentro del rango. Preparación de la superficie según ASTM E18 §7. Para barras de >50 mm de diámetro, la dureza debe verificarse en el radio medio, no en la superficie laminada.
Cláusulas adicionales a considerar:
Para piezas completamente endurecidas: "Dureza del espesor transversal en un extremo de la barra según ASTM E384, variación ≤ 2 HRC en toda la sección".
Para piezas cementadas: "Profundidad efectiva de la cementación 0,8–1,2 mm a 550 HV (HV1) según ASTM E384."
Para barra forjada: "HBW medido en un plano mecanizado en el radio medio; la superficie forjada no es aceptable para la verificación de dureza."
P: ¿Por qué mi barra 4140 indica 30 HRC pero el certificado de fábrica muestra 285 HBW?
30 HRC ≈ 285 HBW según ASTM E140: son equivalentes. La fábrica puede informar en HBW porque Brinell es la prueba estándar del piso de producción para las barras Q&T; el cliente puede especificar HRC porque es el número de escala de diseño. Ambos son correctos.
P: ¿Por qué el multiplicador de 3,45 me da un UTS incorrecto?
Porque el multiplicador es para acero Q&T de medio carbono entre 150 y 500 HBW. Si el acero es inoxidable austenítico, hierro fundido, cementado o superior a 500 HBW, utilice el multiplicador correcto de la Tabla A.1 de ISO 18265.
P: ¿Puedo utilizar un probador Rockwell portátil en barras laminadas?
Sólo para una lectura de proyección. La cal laminada y la descarburación pueden reducir el HRC aparente entre 2 y 5 puntos. Para la aceptación, mecanice primero una pequeña superficie plana o pruebe en la cara del extremo fresado.
P: ¿Vickers es más preciso que Rockwell?
Más sensible, pero no necesariamente más preciso. Vickers es la escala de referencia utilizada para certificar los bloques de prueba de Rockwell. Para el trabajo en el piso de producción, Rockwell es lo suficientemente rápido y bueno. Para trabajos de laboratorio o de casos profundos, Vickers es la única opción.
P: ¿Qué es HBW frente a HB?
HB es la designación antigua y no específica; podría significar una bola de acero (HBS) o una bola de carburo de tungsteno (HBW). Desde ISO 6506:2005 y ASTM E10-14, solo la bola de carburo de tungsteno es estándar, por lo que HBW es la única designación. Si un certificado de fábrica dice 'HB', asuma HBW.
Qilu Metal suministra barras Q&T, barras forjadas y placas en acero para herramientas , AISI 4140 , AISI 4340 AISI 4130 y AISI D2 con dureza verificada según ASTM E18 / E10 / E92 en superficies mecanizadas, informes de pruebas de fábrica completos y trazabilidad. Si necesita una ventana de dureza específica para una pieza endurecida y revenida, envíe el dibujo y las especificaciones; nuestro equipo de metalurgia confirmará la receta del tratamiento térmico, la ubicación de la prueba y la banda de aceptación, y le cotizará. Correo electrónico enquiry@qilumetal.com.
