Calculadora de Número de Dureza Vickers

Calcula la dureza del material usando el método de prueba Vickers

Introduce la carga de prueba y las mediciones diagonales para determinar el Número de Dureza Vickers (HV) de tu muestra de material.

Cálculos de Ejemplo

Escenarios comunes de prueba de dureza Vickers

Acero Suave

Acero

Prueba de dureza estándar de acero suave con carga de 10 kgf

Carga de Prueba: 10 kgf

Primera Diagonal: 0.145 mm

Segunda Diagonal: 0.148 mm

Tipo de Material: Acero

Aleación de Aluminio

Aleación de Aluminio

Prueba de aleación de aluminio con carga de 5 kgf

Carga de Prueba: 5 kgf

Primera Diagonal: 0.185 mm

Segunda Diagonal: 0.187 mm

Tipo de Material: Aluminio

Titanio Grado 5

Titanio Grado 5

Medición de dureza de aleación de titanio

Carga de Prueba: 20 kgf

Primera Diagonal: 0.125 mm

Segunda Diagonal: 0.127 mm

Tipo de Material: Titanio

Material Cerámico

Material Cerámico

Prueba de cerámica de alta dureza

Carga de Prueba: 50 kgf

Primera Diagonal: 0.085 mm

Segunda Diagonal: 0.087 mm

Tipo de Material: Cerámica

Otros Títulos
Comprensión del Número de Dureza Vickers: Una Guía Completa
Domina los principios y aplicaciones de las pruebas de dureza Vickers

¿Qué es la Prueba de Dureza Vickers?

  • Definición y Principios
  • Desarrollo Histórico
  • Metodología de Prueba
La prueba de dureza Vickers es un método estandarizado para medir la dureza de materiales usando un indentador de pirámide de diamante. Desarrollada por Robert L. Smith y George E. Sandland en Vickers Ltd. en 1921, esta prueba proporciona una escala de dureza universal que puede aplicarse a cualquier material independientemente de su dureza.
Principio de la Prueba
La prueba implica presionar un indentador de pirámide de diamante de base cuadrada en la superficie del material bajo una carga específica. La indentación resultante es una impresión cuadrada con diagonales que se miden para calcular el valor de dureza. El Número de Dureza Vickers (HV) se calcula usando la fórmula: HV = 1.854 × F / d², donde F es la fuerza aplicada en kgf y d es la longitud diagonal promedio en mm.
Geometría del Indentador
El indentador Vickers es una pirámide de diamante de base cuadrada con un ángulo de 136° entre caras opuestas. Esta geometría asegura que el valor de dureza sea independiente de la carga aplicada, haciendo la prueba adecuada para una amplia gama de materiales desde metales blandos hasta cerámicas duras.

Ejemplos de Cálculo

  • HV = 1.854 × 10 kgf / (0.1465 mm)² = 864 HV
  • Para una carga de 5 kgf con diagonal de 0.200 mm: HV = 1.854 × 5 / (0.200)² = 232 HV

Guía Paso a Paso para Usar la Calculadora de Dureza Vickers

  • Requisitos de Entrada
  • Proceso de Cálculo
  • Interpretación de Resultados
Usar la Calculadora de Número de Dureza Vickers es sencillo y requiere solo parámetros básicos de prueba. La calculadora automatiza los cálculos matemáticos complejos y proporciona resultados precisos con manejo adecuado de errores.
Entradas Requeridas
1. Carga de Prueba (kgf): La fuerza aplicada durante la prueba, típicamente entre 0.01 y 120 kgf dependiendo de la dureza del material y los requisitos de la prueba. 2. Mediciones Diagonales (mm): Ambas diagonales de la indentación cuadrada deben medirse con precisión usando un microscopio calibrado. 3. Tipo de Material: Selecciona la categoría de material apropiada para una interpretación correcta de los resultados.
Pasos de Cálculo
La calculadora realiza los siguientes pasos: 1. Valida los valores de entrada contra rangos estándar, 2. Calcula la longitud diagonal promedio, 3. Aplica la fórmula Vickers, 4. Proporciona el número de dureza con unidades apropiadas, 5. Calcula métricas adicionales como rango de dureza y medidas estadísticas.

Ejemplos Prácticos

  • Entrada: Carga = 10 kgf, d1 = 0.145 mm, d2 = 0.148 mm → Salida: HV = 864
  • Entrada: Carga = 5 kgf, d1 = 0.185 mm, d2 = 0.187 mm → Salida: HV = 265

Aplicaciones del Mundo Real de las Pruebas de Dureza Vickers

  • Investigación en Ciencia de Materiales
  • Control de Calidad
  • Aplicaciones de Ingeniería
Las pruebas de dureza Vickers encuentran aplicaciones extensas en varias industrias y campos de investigación. Su versatilidad y precisión la convierten en una herramienta esencial para la caracterización de materiales y el aseguramiento de calidad.
Aplicaciones Metalúrgicas
En metalurgia, las pruebas Vickers se usan para: verificación de tratamientos térmicos, desarrollo de aleaciones, evaluación de calidad de soldaduras, y selección de materiales para aplicaciones específicas. La prueba proporciona datos críticos para entender el comportamiento del material bajo diferentes condiciones.
Materiales Cerámicos y Compuestos
Para cerámicas y compuestos, las pruebas Vickers ayudan a determinar: calidad de sinterización, distribución de fases, resistencia de interfaz, e integridad general del material. La prueba es particularmente valiosa para materiales frágiles donde otras pruebas de dureza pueden causar agrietamiento.
Películas Delgadas y Recubrimientos
Las pruebas Vickers son esenciales para evaluar: adhesión de recubrimientos, efectos del espesor de película, resultados de modificación de superficie, y propiedades de resistencia al desgaste. Las pruebas de baja carga (microdureza) son particularmente útiles para la caracterización de películas delgadas.

Estándares de la Industria

  • Verificación de tratamiento térmico del acero: HV 200-300 para recocido, HV 400-600 para templado
  • Control de calidad cerámico: HV 800-1200 para alúmina, HV 1500-2000 para carburo de silicio

Conceptos Erróneos Comunes y Métodos Correctos

  • Errores de Medición
  • Errores de Interpretación
  • Mejores Prácticas
Existen varios conceptos erróneos sobre las pruebas de dureza Vickers que pueden llevar a resultados inexactos. Entender estos errores comunes ayuda a asegurar mediciones confiables y una interpretación correcta de los resultados.
Errores de Medición Diagonal
Los errores comunes incluyen: medir solo una diagonal, usar equipo no calibrado, condiciones de iluminación inadecuadas, y sesgo del operador. Siempre mide ambas diagonales y usa equipo calibrado con iluminación apropiada.
Errores de Selección de Carga
La selección inapropiada de carga puede causar: deformación excesiva, agrietamiento en materiales frágiles, o tamaño de indentación insuficiente. Sigue las guías específicas del material y considera el rango de dureza esperado del material.
Errores de Preparación de Superficie
La preparación pobre de la superficie lleva a: mediciones inexactas, resultados inconsistentes, y confiabilidad reducida de la prueba. Asegura el pulido apropiado, limpieza, y planitud de superficie antes de la prueba.

Errores Comunes y Correcciones

  • Error: Usar 100 kgf en aluminio blando → Correcto: Usa 5-10 kgf para resultados precisos
  • Error: Medir solo una diagonal → Correcto: Siempre mide ambas diagonales y promedia

Derivación Matemática y Ejemplos

  • Derivación de Fórmula
  • Conversiones de Unidades
  • Análisis Estadístico
La fórmula de dureza Vickers se deriva de la relación entre fuerza aplicada, área de indentación, y resistencia del material. Entender los principios matemáticos ayuda en la interpretación correcta de resultados y solución de problemas.
Derivación de Fórmula
El número de dureza Vickers se calcula como: HV = F / A, donde F es la fuerza aplicada y A es el área superficial de la indentación. Para una pirámide cuadrada con ángulo de 136°, el área es A = d² / 1.854, llevando a HV = 1.854 × F / d².
Consideraciones de Unidades
La fórmula usa kgf para fuerza y mm para longitud diagonal, resultando en unidades HV de kgf/mm². Sin embargo, HV típicamente se reporta como un número adimensional, con las unidades implícitas. La conversión a otras escalas de dureza (Rockwell, Brinell) requiere relaciones empíricas.
Análisis Estadístico
Se deben tomar múltiples mediciones para considerar la heterogeneidad del material y la variabilidad de medición. Se deben aplicar métodos estadísticos estándar (media, desviación estándar, intervalos de confianza) para una caracterización confiable de la dureza.

Ejemplos Matemáticos

  • Derivación: A = d² / 1.854 → HV = F / (d² / 1.854) = 1.854 × F / d²
  • Conversión: HV 300 ≈ HRC 30, HV 600 ≈ HRC 55 (relaciones aproximadas)