Introducción

Una de las claves para determinar si un tratamiento térmico fue satisfactorio, es que cumpla con las propiedades mecánicas especificadas por el cliente o establecidas en normas para una aplicación final. Por ello, es fundamental contar con un método confiable de verificación.

Recuerdo mi primera sesión en la certificación de Six Sigma que cursé durante mi carrera de Ingeniería industrial, donde nos explicaron el método DMAIC: Definir, Medir, Analizar, Mejorar (Improve) y Controlar. Después de definir el objetivo a alcanzar, y antes de comenzar a analizar datos o implementar mejoras, el paso crítico era Medir.

¿Por qué es importante primero asegurarnos de la calidad del proceso de medición, si generalmente lo hacemos al final de un proceso? Imaginemos que investigamos nuestro proceso, invertimos en mejor tecnología, contratamos a los mejores ingenieros, cambiamos hornos, adquirimos un medio de enfriamiento más eficiente o incluso mejor materia prima… y al final obtenemos resultados inconsistentes. Quizá nunca hubo un problema real en el proceso, sino que el método de medición no era el adecuado o el equipo de medición no estaba calibrado.

En ese caso, todo el esfuerzo habría sido en vano. Cuando lo único que se requería era un análisis de medición, Gauge R&R (tema que abordaremos en otro artículo), en resumen, esta metodología de calidad ayuda a determinar si es necesario modificar el proceso de medición: estandarizarlo, capacitar operadores o utilizar equipos más sofisticados. No es lo mismo que un operador diestro mida con la mano izquierda, ni es comparable realizar una medición de dureza con un equipo indirecto cuando el cliente solicita resultados con márgenes mínimos de variación.

En los siguientes artículos abordaremos el tema de la dureza enfocado en métodos, equipos de medición y control de calidad.

Qué es la dureza?

De acuerdo con la ASM International, la dureza es la capacidad de un material para resistir de manera permanente la indentación o deformación cuando se aplica un penetrador/identador bajo carga.

Existen distintas escalas que cuantifican, de forma directa o indirecta, la presión de contacto involucrada en la deformación superficial. Los tipos de penetradores más utilizados son:

*Esférico (Brinell)

*Piramidal (Vickers y Knoop)

*Cónico (Rockwell)

Cada uno cuenta con escalas y métodos específicos, dependiendo del rango de material y la aplicación.

Macrodureza

Este tipo de pruebas es el más común en piezas tratadas térmicamente, como parte del control de calidad. En ellas, las cargas superan 1 kgf y la indentación puede observarse a simple vista. Aquí se incluyen los ensayos Brinell, Vickers (carga pesada) y Rockwell.

Brinell (HB): recomendada para piezas de gran tamaño o aceros de baja dureza. Se emplea un balín de acero endurecido o de carburo de 20 mm de diámetro y, normalmente, se aplica una fuerza de 3000 kgf. La impresión se mide en milímetros con un microscopio de precisión (0.05 mm). Es muy usada en piezas forjadas, fundiciones, barras, tubos, placas y componentes de alta resistencia.

Rockwell (HR): una de las más utilizadas en producción por su rapidez y facilidad de aplicación.

Rockwell superficial: aplica cargas ligeras (3, 15, 30 o 45 kgf) con penetradores “N-Brale” más precisos que los regulares. Se emplea en piezas pequeñas y delgadas.

Rockwell regular: utiliza penetradores de cono de diamante (1.6 mm) o de bola de acero endurecido, con cargas de 60, 100 o 150 kgf. La dureza Rockwell se determina a partir de la profundidad de la indentación. Este método se elige cuando la muestra no es lo suficientemente grande para aplicar Brinell.

Microdureza

Las pruebas de microdureza aplican cargas menores a 1 kgf y requieren la observación mediante microscopio.

Vickers (HV): versátil y precisa, ideal para ensayos de laboratorio y materiales delgados. Utiliza un penetrador en forma de pirámide de diamante con base cuadrada. Generalmente se aplican cargas de ≤ 1 kgf. Las muestras deben ser preparadas con una superficie metalográfica pulida para observar y medir correctamente la indentación. Este método es útil para evaluar la dureza de constituyentes específicos de la microestructura

Conclusión

Las pruebas de dureza constituyen la primera línea de defensa en el control de calidad de los tratamientos térmicos. A través de ellas, los ingenieros metalúrgicos pueden validar de forma rápida y confiable la efectividad del proceso, detectar desviaciones y garantizar que las piezas cumplan con las especificaciones mecánicas requeridas.

En pocas palabras: sin pruebas de dureza, el tratamiento térmico carecería de evidencia objetiva de su éxito.

Referencias

• ASM International, Heat Treater’s Guide: Practices and Procedures for Irons and Steels, 2nd Edition.
• ASM International, Metallurgy for the Non-Metallurgist, 2nd Edition.

Articulo redactado por: M.C. Ana Laura Hernández Sustaita

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