dureza de vickers
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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESUNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE CIENCIAS GEOLOGICASCARRERA DE INGENIERIA GEOLOGICA
PRACTICA DE MINERAGRAFIA
DUREZA DE VICKERS
ING. FELIX DANIEL ESPINOZA RUBIN DE CELIS
OCTUBRE DE OCTUBRE DE 2012
17/10/2012Ing. Felix D. Espinoza R.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIAS
Desde el punto de vista físico la dureza de losDUREZA
Desde el punto de vista físico la dureza de losminerales no esta definida con precisión, es unconjunto de propiedades basada en la cohesión delos minerales.
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17/10/2012Ing. Felix D. Espinoza R.
Se entiende por dureza la mayor o menordificultad con que un cuerpo se deja rayarcon otro.
En la practica mineralógica se utilizana p act ca e a óg ca se ut aescalas de durezas relativas representadospor determinados minerales, la más comúnes la escala de Mohs que abarca 10 gradosy esta compuesto únicamente por mineralesde raya blanca los minerales estánde raya blanca los minerales estánordenados según su dureza.
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El primero que propuso una escala de determinaciónde la dureza de los de la dureza de los minerales fue FriedrichMohs, quienMohs, quienen 1822 y como resultado de una extensa y ampliagama de experimentos con minerales, seleccionó diezd ll d ó de ellos que ordenó y numeró correlativamente desde
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desdeel menos duro, el talco
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La información que suministra dicha escalaLa información que suministra dicha escalaes únicamente relativa, sin ningún criterio
cuantitativocuantitativo.Durante los últimos 25 años, el
f i i t d l i d l perfeccionamiento de los equipos y de los accesorios de la microscopía cuantitativa de l fl j d h h h ibl l bt ió d luz reflejada han hecho posible la obtención de datos experinientales muy exactos.
El método microscópico para determinar la dureza se basa en efectuar una presión sobre una pirámide de diamante, que puede ser de diferentes formas geométricas, y cuyo vértice actúa como punzón que provoca la formación de una mella en actúa como punzón, que provoca la formación de una mella en la superficie del material estudiado.Si se conoce el valor, expresado en gramos, del contrapeso empleado y se puede medir con toda exactitud, en micras, la longitud de la mella formada, se puede expresar en unidades convencionales de dureza la relación kg/mm2.co e c o a es de du e a a e ac ó g/
En la actualidad existen varios tipos de En la actualidad existen varios tipos de pirámides pero los de uso más frecuentes son las denominadas Knoop y Vickers.las denominadas Knoop y Vickers.
CONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIASCONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIAS
Definición de durezaSe entiende por dureza la propiedad de la capa supericcial de un material de resistir la deformación elástica, plástica y destrucción en presencia de esfuerzos de contacto locales destrucción en presencia de esfuerzos de contacto locales inferidos por otro cuerpo mas duro el cual no sufre deformaciones residuales (identador , penetrador) de determinada forma y dimensiones.
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Existen otros métodos más exactos porejemplo la resistencia a la abrasión o a lapenetración de una punta de diamante.
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DUREZA DE VICKERSDUREZA DE VICKERS
El método consiste en hacer penetrar un indentador dediamante en forma de pirámide de cuatro caras con unángulo determinado en el vértice.
ó áLa utilización de una pirámide de diamante tiene lassiguiente ventajas
1) L h ll d bi d fi id1) Las huellas quedan bien definidas2) la forma de las huellas es semejante
é é3) Este método es aplicable con igual éxito para materiales blandos y duros.
áEl estándar ASTM E92-72 define la dureza de Vickers como un método de ensayo por indentación mediante el cual con el uso de una maquina calibrada, se fuerza un indentador piramidal q , pde base cuadrada, que tiene un ángulo entre caras especifico, bajo una carga predeterminada, contra la superficie de material a ser ensayado y se mide la diagonal resultante de la material a ser ensayado y se mide la diagonal resultante de la impresión luego de remover la carga.
La magnitud de HV es un esfuerzo convencional medio en la zona de contacto convencional medio en la zona de contacto con el indentador, muestra y suele caracterizar la resistencia del material a la caracterizar la resistencia del material a la deformación plástica considerable, con base en esto:en esto:
donde d es la media aritmética de las diagonales d1 y d2,
Debido a que el valor del ángulo α es contante e igual a 136º en la practica se utiliza la siguiente formula de trabajo:
HV = F/A = 2 F sin (α /2)/d2
1 854 F/d2 (F k f d )= 1,854 F/d2 (F = kgf, d = mm)= 1854 F/d2 (F = gf, d = µm)
HV = Número de Dureza de HV = Número de Dureza de VickersVickersHV = Número de Dureza de HV = Número de Dureza de VickersVickersF = carga F = carga A = Superficie de A = Superficie de indentacionindentacionSupe c e deSupe c e de de tac ode tac oα = Angulo entre caras opuestas del = Angulo entre caras opuestas del indentadorindentador (136º)(136º)d = Distancia diagonal de d = Distancia diagonal de indentaciónindentación
Cuando el objetivo es de 40 XCuando el objetivo es de 40 Xd = a/2 (d=µm) l t d did d l la : lectura de medida del ocular
HV= 1854 F/(a/2)2
El método estandar se realiza mediante las El método estandar se realiza mediante las siguientes condiciones:
Indentador Piramide de diamante α = 136ºCarga (P) 1 .…120 KgfDuración de la carga 10 ….. 15 sDuración de la carga 10 ….. 15 s
El numero de la dureza de Vickers se denota como HV ejemplos:j p
440HV30Esta notación indica una dureza de Vickers de 440 bajo Esta notación indica una dureza de Vickers de 440 bajo
una carga de 30 Kgf aplicada por un tiempo de 10 a 15 s
440 HV 30/20/Indica una dureza de Vickers de 440 bajo una carga de
30 Kgf aplicada por un tiempo de 20 s.g p p pLa magnitud de la carga a aplicarse esta basada en la conveniencia del uso ya que utilizar una carga muy elevada puede causar que el indentador penetre mas alla de capa que desee medirse la durezaPor otro lado una impronta muy pequeña es difícil de medir y las imperfecciones geometrica de la pirámide influyen en la precisión del métodoinfluyen en la precisión del método
El microscopio El microscopio debe tener una resolución mínima de 0,0005 mm
Micro-Microdurimetro
AKASHI MVKEAKASHI-MVKE
RELACIÓN ENTRE LA ESCALA DE MOHS Y LOS VALORES VICKERS DE DUREZA
Khrushchov realizando mediciones en los nueve Khrushchov realizando mediciones en los nueve primeros minerales de la escala de Mohs encontró la relación :encontró la relación :
Dv = ( DM/10) * 0,33D D d Vi kDv = Dureza de VickersDM = Número de la escala de Mohs
Posteriormente Young efectuando también mediciones en los nueve primeros minerales de la escala de Mohs encuentra nueve primeros minerales de la escala de Mohs encuentra variaciones en la dureza obtenida según sea la orientación cristalográfica de la cara sobre la que se efectúa la huella y da la siguiente escalasiguiente escala
Con estos datos Young deduce que la relación entre dureza Mohs y unidades Vickers viene dada por la expresión :
Dv = ( DM/10) * 0,4D D d Vi kDv = Dureza de VickersDM = Número de la escala de Mohs
Según esta expresión al diamante le correspondería un valor de 10.000 kg/mm2 y por consiguiente tendría que ocupar el número 16 en la escala de Mohs.
CONCLUSIONCONCLUSION
Al poder disponer de instrumentos cada vez más perfectos, la Comisión de Microscopía de Minerales de la Asociación Comisión de Microscopía de Minerales, de la Asociación Internacional de Mineralogía, ha tomado el acuerdo de publicar unas Tablas Internacionales en las que figuren los valores de la microdureza de todos los minerales, cuyos valores podrán ser utilizados en estos métodos microscópicos de identificación.La posibilidad de efectuar mediciones muy exactas de la La posibilidad de efectuar mediciones muy exactas de la dureza de un material a escala microscópica, permite efectuar las determinaciones en diferentes secciones, cuya orientación
i t l g áfi h id d t i d i t gú l cristalográfica ha sido determinada previamente según la simetría del material.De acuerdo con este criterio es posible establecer la panisotropia que un mineral presenta frente a esta propiedad física, la dureza.
