Dureza Brinell

Durómetro.

Se denomina dureza Brinell a una escala de medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo.

Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador o penetrador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 1 a 12 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material. Las medidas de dureza Brinell son muy sensibles al estado de preparación de la superficie, pero a cambio resulta en un proceso barato, y la desventaja del tamaño de su huella se convierte en una ventaja para la medición de materiales heterogéneos, como la fundición, siendo el método recomendado para hacer mediciones de dureza de las fundiciones.

Diagrama de fuerza: la bola penetra dejando una marca

La carga que se debe utilizar en el ensayo se puede obtener con la siguiente expresión:

${\displaystyle P=K\cdot D^{2}}$

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle P}$	Carga a utilizar medida	kgf
${\displaystyle K}$	Constante para cada material: 1 (madera) 5 (aluminio, cobre y sus aleaciones) 10 (magnesio y sus aleaciones) 30 (aceros)
${\displaystyle D}$	Diámetro de la bola (indentador)	mm

Este ensayo solo es válido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es válido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Para saber si el ensayo es válido o no, debemos usar el espesor de la pieza y la profundidad de la huella; mediante la fórmula siguiente:

espesor de la pieza ≥ 8 veces la profundidad de la huella. De este modo, si el valor resultante es menor al que tiene el espesor de la pieza diremos que el ensayo es válido, en caso contrario, no lo será; y por tanto pasaríamos al ensayo Vickers.[1]​

Fórmula aplicada

Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación:

${\displaystyle {\mbox{HB}}={\frac {2P}{\pi D^{2}}}\left({\frac {1}{1-{\sqrt {1-{\frac {d^{2}}{D^{2}}}}}}}\right)}$

Símbolo	Nombre	Unidad
${\displaystyle {\mbox{HB}}}$	Dureza Brinell
${\displaystyle P}$	Carga a utilizar	kgf
${\displaystyle D}$	Diámetro de la bola (indentador)	mm
${\displaystyle d}$	Diámetro de la huella en superficie(se toma como la media de d1 y d2)	mm

Valores típicos

Durómetro Brinell portátil

El valor HB suele ser menor que 600.

Madera (blanda) (Ej, Pino )	1.6 HB
Madera (dura)	entre 2.6 y 7 HB
Aluminio(sin tratamiento térmico)	15 HB
Plomo (puro)	5 HB
Plomo (aleación)	22 HB
Aleación de aluminio tratada (estado T4 o T6 dependiendo de la aleación)	75 a 115 HB
Cobre	35 HB
Acero (blando)	120 a 125 HB
Acero (inoxidable)[2]​	230 a 250 HB
Vidrio	482 a 550 HB
Acero para herramientas	500 a 700 HB
Dibororrenio	4600 HB

[3]​

Esquema de una medición de este tipo de dureza

Ejemplo:

Dureza	Tipo de ensayo	Diámetro de la bola	Fuerza aplicada	Tiempo del ensayo
kp/mm²		mm	k	s
250	HB	10	500	30

Normativa

• Madera - ISO 3355
• Metales (de dureza blanda a media) - EN ISO 6506-1 a EN ISO 6506-4:
  • EN ISO 6506-1:2005: metales - Prueba Brinell - Parte 1: Método de la prueba
  • EN ISO 6506-2:2005: metales - Prueba Brinell - Parte 2: Verificación y calibración de la máquina de pruebas
  • EN ISO 6506-3:2005: metales - Prueba Brinell - Parte 3: Calibración de los bloques de referencia
  • EN ISO 6506-4:2005: metales - Prueba Brinell - Parte 4: Tablas de valores de dureza

En Estados Unidos, ASTM

• ASTM E10-08: método estándar para la prueba de dureza Brinell para materiales metálicos.

Véase también

• Dureza
• Durómetro

Referencias

1. Tabor, 2000, p. 17.
2. http://www.aerospacemetals.com/stainless-steel-distributor.html
3. «Hardness Scale for Various Materials» (en inglés). 21 de noviembre de 2011. Consultado el 5 de febrero de 2020. 

• Tabor, David (2000). The Hardness of Metals. Oxford University Press. ISBN 0-19-850776-3. 

• Datos: Q714750
• Multimedia: Brinell hardness test / Q714750