La dureza es la resistencia de un material a la deformación plástica localizada, como una raya o una huella en la superficie. Se mide por rayado (escala de Mohs), por penetración (Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop, Shore) o por rebote (Leeb). El número solo tiene sentido junto con la escala: un acero de 60 HRC equivale a cerca de 697 HV y 654 HB (ASTM E140), y "dureza 60" sin escala no dice nada.
La dureza es una de las propiedades mecánicas de los materiales más usadas en la industria, porque se mide rápido, casi no daña la pieza y se relaciona con la resistencia y con el desgaste. En esta guía encontrará qué es la dureza, sus tipos, las escalas y sus fórmulas, la escala de Mohs, una tabla de conversión HRC × HV × HB con la resistencia a la tracción, el significado de 60 HRC, la dureza de los aceros 1020, 1045, 4140 y de los aceros grado herramienta, y la diferencia entre dureza, resistencia y tenacidad. El procedimiento paso a paso de cada ensayo está en el artículo ensayo de dureza.
La foto de abajo muestra, en un bloque de acero en modelo ampliado, las tres formas de huella que aparecen a lo largo del texto: el casquete de la esfera Brinell, el cono del Rockwell y la pirámide del Vickers. La forma del penetrador define lo que se mide en cada ensayo, y por eso los números de las escalas no coinciden.
Qué es la dureza
Callister y Rethwisch, en el libro de texto Ciencia e ingeniería de materiales, definen la dureza como la medida de la resistencia de un material a una deformación plástica localizada, por ejemplo una pequeña huella o una raya. La palabra clave es localizada: el ensayo de dureza deforma solo un punto de la superficie, a diferencia del ensayo de tracción (prueba de tensión), que deforma toda la probeta hasta romperla.
Un detalle separa la dureza de propiedades como el módulo de elasticidad: la dureza no es una propiedad fundamental del material. El número depende del método: forma del penetrador, carga aplicada, tiempo de aplicación y lo que se mide (diámetro, diagonal o profundidad de la huella). Por eso no existe una fórmula exacta que transforme una escala en otra. La conversión se hace con tablas empíricas, obtenidas en ensayos, como las de la norma ASTM E140 y de la ISO 18265.
En la práctica, una dureza alta significa que la superficie resiste rayas, penetración y desgaste abrasivo. Por eso las herramientas de corte, matrices, rodamientos y engranes se especifican por dureza, mientras que las piezas que deben absorber impactos se especifican con un límite de dureza máxima.
Tipos de dureza: rayado, penetración y rebote
Los métodos de medición de dureza se agrupan en tres familias, según el fenómeno que miden: el rayado, la huella que deja un penetrador o el rebote de un cuerpo que golpea la superficie.
Dureza al rayado es la más antigua. Un material es más duro que otro si puede rayarlo. La escala de Mohs, de 1812, ordena diez minerales de esta forma. Es sencilla y útil en campo, pero solo indica el orden, no cuánto más duro es uno que otro.
Dureza por penetración es la que usa la industria. Un penetrador normalizado (esfera, cono o pirámide) se presiona contra la superficie con una carga conocida y se mide la huella. Cuanto más pequeña o menos profunda es la huella, más duro es el material.
Dureza por rebote mide cuánta energía regresa después del impacto: un material duro se deforma poco y devuelve más energía. Los equipos Leeb son portátiles, sirven para piezas demasiado grandes para llevarlas al laboratorio, y la propia ASTM E140 incluye una tabla para convertir el valor Leeb a Brinell, Vickers y Rockwell en aceros.
La tabla resume las tres familias, sus escalas y dónde se usan:
| Tipo de dureza | Qué se mide | Escalas | Uso típico |
|---|---|---|---|
| Al rayado | Qué material raya a cuál | Mohs, dureza al lápiz | Minerales, gemas, pinturas y recubrimientos |
| Por penetración | Tamaño o profundidad de la huella de un penetrador bajo carga | Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop, Shore | Metales, polímeros y hules: es la familia de la ingeniería |
| Por rebote | Energía o velocidad de retorno de un cuerpo que golpea la superficie | Leeb, escleroscopio Shore | Durómetros portátiles y piezas grandes |
Escalas de dureza y sus fórmulas
Cada escala de penetración combina un penetrador, una carga y una magnitud medida: el diámetro de la huella, la diagonal o la profundidad. A continuación, las principales escalas, con la fórmula de cada una y el material en el que funciona mejor; al final de la sección, una tabla lo reúne todo.
Dureza Brinell (HB)
El ensayo Brinell presiona una esfera de 10 mm contra la pieza, con 3,000 kgf en el caso del acero, y mide el diámetro del casquete que deja. La dureza es la fuerza dividida entre el área del casquete:
HBW = 0.102 × 2F / [πD(D − √(D² − d²))]
con F en newtons, D el diámetro de la esfera y d el diámetro medio de la huella, ambos en mm. La constante 0.102 (igual a 1/9.80665) convierte newtons a kilogramos-fuerza, porque la escala nació en kgf/mm². La huella grande es una ventaja en materiales heterogéneos, como el hierro fundido y las piezas forjadas, porque promedia sobre muchos granos. La notación actual usa HBW: la esfera es de metal duro (carburo de tungsteno con cobalto, de ahí la W); la antigua esfera de acero salió de la norma. Después del símbolo vienen el diámetro de la esfera y la carga: 229 HBW 10/3000 es una dureza de 229 medida con esfera de 10 mm y 3,000 kgf.
Dureza Rockwell (HRC y HRB)
El Rockwell mide profundidad, no tamaño. El penetrador baja con una precarga, recibe la carga total, vuelve a la precarga, y el equipo lee la profundidad permanente h. El Rockwell no es una sola escala, sino una familia: cada letra (A, B, C y otras) indica una combinación de penetrador y carga. La escala C, la de los aceros templados, usa un cono de diamante de 120°, precarga de 10 kgf y carga total de 150 kgf:
HRC = 100 − h/0.002 (h en mm)
Cada punto de HRC corresponde a 0.002 mm de profundidad. La lectura es directa en la carátula, sin microscopio, y por eso el Rockwell es el estándar del piso de producción y de la inspección de tratamiento térmico. La escala B (HRB = 130 − h/0.002) usa una esfera de 1/16" y carga total de 100 kgf, para aceros suaves, latón y aleaciones de cobre. Siempre escriba la letra de la escala: 60 HRC y 60 HRB son materiales completamente distintos.
En la foto, un durómetro Rockwell de banco en la escala C: el cono de diamante baja sobre una pieza cilíndrica de acero apoyada en la mesa del equipo.
Dureza Vickers (HV) y microdureza
El Vickers usa una pirámide de diamante de base cuadrada y ángulo de 136° entre caras. La huella es un rombo, y se mide el promedio d de las dos diagonales:
HV = 0.1891 × F / d² (F en N, d en mm)
La gran ventaja es que una sola escala cubre desde el plomo hasta el metal duro, porque la geometría de la huella es la misma con cualquier carga. El número después de HV es la carga en kgf: 348 HV30 se midió con 30 kgf.
El Knoop (HK) es una variante del Vickers. La pirámide de diamante es alargada y deja una huella estrecha y larga, con la diagonal mayor de unas siete veces la menor; solo se mide la diagonal mayor. Para la misma carga, la huella Knoop es menos profunda que la Vickers, lo que la hace adecuada para capas muy delgadas y para materiales frágiles, como las cerámicas.
Con cargas pequeñas (microdureza), el Vickers y el Knoop miden capas cementadas, nitruradas y recubrimientos, fase por fase. Para ello la muestra se corta, se monta y se pule como en metalografía, con cortadora y pulidora metalográfica, y la huella se mide en el microscopio. En la foto, una huella Vickers vista al microscopio en un acero pulido y atacado: el rombo es pequeño comparado con los granos, y las dos diagonales se miden en el ocular o en la imagen.
Dureza Shore
El durómetro Shore (ASTM D2240) es para hules y plásticos. Un penetrador con resorte se hunde en el material y la lectura va de 0 a 100. La escala A es para hules y elastómeros suaves, la D para plásticos rígidos. El Shore no se convierte a Brinell ni a Rockwell.
Qué escala usar
En resumen: Brinell para material heterogéneo y suave, Rockwell para inspección rápida de acero tratado, Vickers para todo lo que exige precisión y capas delgadas, Knoop para capas muy delgadas y cerámicas, Shore para hules y plásticos. La tabla reúne penetrador, carga, magnitud medida y notación de cada escala:
| Escala | Penetrador y carga | Qué se mide | Ejemplo de notación | Materiales típicos |
|---|---|---|---|---|
| Brinell (HBW) | Esfera de metal duro de 10 mm, 3,000 kgf para acero | Diámetro de la huella | 229 HBW 10/3000 | Aceros recocidos y normalizados, hierro fundido, forjados |
| Rockwell C (HRC) | Cono de diamante de 120°, precarga de 10 kgf, carga total de 150 kgf | Profundidad permanente | 60 HRC | Aceros templados, de 20 a 70 HRC |
| Rockwell B (HRB) | Esfera de 1/16", carga total de 100 kgf | Profundidad permanente | 84 HRB | Aceros suaves, latón, aleaciones de cobre |
| Vickers (HV) | Pirámide de diamante de base cuadrada, ángulo de 136° | Promedio de las diagonales | 348 HV30 | Cualquier metal, del plomo al metal duro; capas delgadas |
| Knoop (HK) | Pirámide de diamante alargada | Diagonal mayor | HK 0.1 | Microdureza de capas delgadas y cerámicas |
| Shore A y D | Penetrador con resorte calibrado | Profundidad, lectura de 0 a 100 | 70 Shore A | Hules (A) y plásticos rígidos (D) |
El paso a paso de cada ensayo, los cuidados con el espesor mínimo y la distancia al borde, y las normas de procedimiento (ASTM E10-23, E18-25 y E92-26) están en el artículo ensayo de dureza.
Escala de Mohs
La escala de Mohs fue creada por el mineralogista alemán Friedrich Mohs en 1812. Ordena diez minerales del 1 al 10: cada uno raya a todos los de número menor y es rayado por los de número mayor.
| Mohs | Mineral | Referencia cotidiana (aproximada) |
|---|---|---|
| 1 | Talco | Se raya con la uña |
| 2 | Yeso | Se raya con la uña (uña ≈ 2.5) |
| 3 | Calcita | Moneda de cobre ≈ 3 a 3.5 |
| 4 | Fluorita | Se raya con un clavo de acero |
| 5 | Apatita | Navaja o clavo de acero ≈ 5.5 |
| 6 | Ortoclasa (feldespato) | Vidrio ≈ 5.5 a 7, según la fuente |
| 7 | Cuarzo | Raya el vidrio |
| 8 | Topacio | |
| 9 | Corindón | |
| 10 | Diamante |
El cuidado con la escala de Mohs es que es ordinal: indica el orden, no la proporción. En Vickers, el cuarzo (Mohs 7) tiene cerca de 1,200 HV, la alúmina, que tiene la misma química que el corindón (Mohs 9), llega a 2,500 HV, y el diamante (Mohs 10) tiene cerca de 10,000 HV, según la tabla de la Open University. El diamante es unas 8 veces más duro que el cuarzo, y el último escalón de la escala, de 9 a 10, vale por sí solo unas 4 veces. Por eso la ingeniería no usa Mohs para especificar metales.
Tabla de conversión de dureza: HRC, HV, HB y resistencia a la tracción
La tabla de abajo es la más buscada sobre el tema. Los valores son los de la ASTM E140 para aceros no austeníticos (al carbono, de baja aleación y grado herramienta, en estado forjado, recocido, normalizado o templado y revenido), en la transcripción del Boletín 2059 de Mitutoyo. La resistencia a la tracción es la tabulada por la misma fuente, de 32 a 58 HRC.
| HRC | HV | HB (10 mm, 3,000 kgf) | Resistencia a la tracción aprox. (MPa) |
|---|---|---|---|
| 65 | 832 | 739 | no tabulada |
| 62 | 746 | 688 | no tabulada |
| 60 | 697 | 654 | no tabulada (estimaciones de 2,200 a 2,500) |
| 58 | 653 | 615 | 2,330 |
| 56 | 613 | 577 | 2,158 |
| 54 | 577 | 543 | 2,013 |
| 52 | 544 | 512 | 1,882 |
| 50 | 513 | 481 | 1,758 |
| 48 | 484 | 455 | 1,641 |
| 46 | 458 | 432 | 1,524 |
| 44 | 434 | 409 | 1,434 |
| 42 | 412 | 390 | 1,338 |
| 40 | 392 | 371 | 1,255 |
| 38 | 372 | 353 | 1,179 |
| 36 | 354 | 336 | 1,110 |
| 32 | 318 | 301 | 1,007 |
| 30 | 302 | 286 | no tabulada |
| 20 | 238 | 226 | no tabulada |
Cómo usar la tabla. Ubique la fila de la escala que usted midió y lea las demás columnas; para valores intermedios, interpole entre las filas vecinas. Tres límites aplican siempre:
- Solo para aceros no austeníticos. El inoxidable austenítico, el aluminio, el cobre y las aleaciones de níquel tienen tablas propias en la E140. Usar en ellos la tabla del acero da un número equivocado.
- La incertidumbre típica es de ±5 % entre 20 y 60 HRC. Es una conversión empírica, no una medición.
- Por debajo de 20 HRC, no use HRC. La escala pierde resolución; mida en HB o HRB. Por encima de unos 450 HB, el Brinell solo es válido con esfera de metal duro (HBW).
La gráfica muestra por qué no se convierte con una regla de tres: la curva no es recta. Entre 20 y 40 HRC, cada punto de HRC vale cerca de 8 HV; entre 56 y 65 HRC, cerca de 24 HV.
¿Cuál es la diferencia entre HRC y HB?
HB (Brinell) mide el diámetro de la huella de una esfera grande; HRC (Rockwell C) mide la profundidad de la huella de un cono de diamante, como se mostró en las escalas, más arriba. Al ser magnitudes distintas, no existe una fórmula entre ambas, solo la tabla empírica: 40 HRC ≈ 371 HB, 50 HRC ≈ 481 HB. En el convertidor de abajo, elija la escala que usted midió y lea las demás.
Simulación interactiva
Pruebe el ensayo en el navegador y siga los resultados mientras se calculan.
Qué significa 60 HRC
60 HRC es un acero templado de alta dureza. Según la ASTM E140, equivale a cerca de 697 HV y 654 HBW. Por la definición de la escala C, la profundidad permanente de la huella fue de (100 − 60) × 0.002 = 0.080 mm; una pieza de 20 HRC dejaría 0.160 mm.
Esta dureza aparece en aceros grado herramienta para trabajo en frío, como el D2 (VC131 de Villares Metals, usado entre 58 y 63 HRC), en matrices y cuchillas de corte, y en la superficie de ejes de acero 1045 templados por inducción, que llegan a 54 a 60 HRC. La resistencia a la tracción no está tabulada en este rango: las estimaciones van de cerca de 2,200 a 2,500 MPa, y con esta dureza el acero es frágil, así que el valor medido en tracción es incierto. Lo que garantizan 60 HRC es resistencia al desgaste y a la deformación del filo, no tenacidad.
Dureza de los aceros: 1020, 1045, 4140, 4340 y aceros para herramientas
La pregunta "¿cuál es la dureza del acero X?" solo tiene respuesta si se indica el estado de tratamiento. El mismo acero 1045 va de cerca de 170 HB, laminado, a 60 HRC en la superficie templada.
Cada tratamiento actúa de manera distinta. El temple forma martensita y lleva el acero a la dureza máxima que permite su contenido de carbono; el revenido cambia parte de esa dureza por tenacidad, y cuanto más alta es la temperatura, más baja la dureza. El recocido y el normalizado dejan el acero blando, en el rango de Brinell. La cementación, la nitruración y el temple por inducción endurecen solo la superficie y mantienen el núcleo más tenaz. La acritud (endurecimiento por deformación), producida por deformación en frío, también aumenta la dureza sin tratamiento térmico. La visión general está en tratamientos térmicos de los metales.
La gráfica siguiente muestra el efecto del revenido en el acero 4140: templado en aceite llega a 54-58 HRC, y la dureza baja de 52-54 HRC, revenido a 205 °C, a 26-30 HRC, revenido a 650 °C.
La tabla reúne valores típicos de dureza por acero y por estado de tratamiento:
| Acero | Estado | Dureza típica | Fuente |
|---|---|---|---|
| SAE 1020 | Laminado o recocido | 111 HB (cerca de 64 HRB) | AZoM |
| SAE 1020 | Cementado | más de 65 HRC en la capa; núcleo blando | AZoM |
| SAE 1045 | Laminado en caliente o normalizado | 170 a 210 HB | AZoM |
| SAE 1045 | Templado y revenido a 550-650 °C | 26 a 35 HRC | Huaxia Steel |
| SAE 1045 | Templado y revenido a 400-500 °C | 35 a 45 HRC | Huaxia Steel |
| SAE 1045 | Templado y revenido a 100-200 °C (barra Ø 10 mm) | 57 a 58 HRC | Lucefin (C45E) |
| SAE 1045 | Temple superficial por inducción | 54 a 60 HRC en la superficie | AZoM |
| SAE 4140 | Recocido | 197 HB | AZoM |
| SAE 4140 | Templado en aceite, sin revenir | 54 a 58 HRC | ASM Handbook (vía UTEC) |
| SAE 4140 | Revenido de 205 °C a 650 °C | de 52-54 a 26-30 HRC | ASM Handbook (vía UTEC) |
| SAE 4140 | Barra comercial pretratada (templada y revenida) | 28 a 32 HRC | Nifty Alloys |
| SAE 4340 | Recocido | 217 HB | AZoM |
| D2 / VC131 | Templado y revenido | 58 a 63 HRC | Villares Metals; GGD Metals |
| Acero rápido (M2, M42) | Templado y revenido | 63 a 68 HRC | Aobo Steel |
Los valores son rangos típicos: varían con la sección de la pieza, el medio de temple y el contenido real de carbono. Lo que especifica el plano, y lo que verifica la inspección, es el rango final, por ejemplo "4140 templado y revenido, 28 a 32 HRC".
¿Cuál es el acero con mayor dureza?
Entre los aceros, los más duros son los aceros rápidos (63 a 68 HRC) y los aceros para herramientas de pulvimetalurgia, que llegan cerca de 70 HRC. Por encima de eso ya no es acero: el metal duro (carburo de tungsteno con cobalto) tiene de 1,500 a 2,500 HV, y las cerámicas técnicas van más allá.
Dureza, resistencia y tenacidad no son lo mismo
La dureza y la resistencia a la tracción se correlacionan en los aceros, porque ambas reflejan la resistencia a la fluencia plástica. Hay tres relaciones que se usan en la práctica:
| Relación | Expresión | Fuente |
|---|---|---|
| Regla de Callister | UTS (MPa) ≈ 3.45 × HB | Callister y Rethwisch |
| Pavlina y Van Tyne | UTS = −99.8 + 3.734 × HV; fluencia = −90.7 + 2.876 × HV (MPa) | J. Mater. Eng. Perform. 17 (2008) 888-893 |
| Tabla Mitutoyo (E140) | valor tabulado de 32 a 58 HRC | Boletín 2059 |
Las tres no coinciden, y eso es lo que importa. Un ejemplo: un lote de ejes de 4140 templado y revenido marcó 40 HRC, es decir, 392 HV y 371 HB. La tabla da 1,255 MPa, la regla de Callister 3.45 × 371 = 1,280 MPa, y Pavlina −99.8 + 3.734 × 392 = 1,364 MPa. Hay cerca de 8 % de diferencia entre ellas. Para confirmar la resistencia a la tracción, se hace el ensayo de tracción (prueba de tensión) en una probeta de 10 mm de diámetro (área de 78.5 mm²): la fuerza de ruptura esperada queda entre 98.6 y 107.1 kN. Una máquina universal de ensayos de 50 kN no rompe esa probeta, e incluso la de 100 kN queda en el límite; el modelo de doble columna de 100 a 200 kN, en la versión de 150 o 200 kN, la rompe con holgura, y el software traza el diagrama esfuerzo-deformación completo. La dureza es la criba; el valor de diseño sale del ensayo de tracción.
La dureza y la tenacidad suelen ir en sentidos opuestos. La tenacidad es la energía que el material absorbe hasta fracturarse. El diamante tiene cerca de 10,000 HV y una tenacidad a la fractura de apenas 3.4 MPa√m; el vidrio y las cerámicas son duros y se rompen de golpe. En el acero, revenir a temperatura baja mantiene la dureza alta y reduce la energía absorbida en el ensayo de impacto; revenir a temperatura alta hace lo contrario. Una herramienta de corte se especifica por la dureza; un gancho de grúa, por la tenacidad.
La dureza y la rigidez también son cosas distintas. El módulo de elasticidad del acero está alrededor de 200 GPa tanto recocido como templado: el tratamiento térmico lleva el 4140 de 197 HB a más de 50 HRC y casi no cambia la rigidez. Una pieza templada no se flexiona menos que una recocida bajo la misma carga elástica; solo aguanta más antes de deformarse permanentemente.
Dureza de otros materiales
En Vickers se pueden poner casi todos los materiales en la misma regla. La gráfica, en escala logarítmica, va del estaño (5 HV) al diamante (10,000 HV), con los tipos de materiales por color.
Materiales de alta dureza. En la parte alta de la regla están las cerámicas técnicas: alúmina, carburo de silicio, nitruro de boro cúbico y el diamante. Su dureza viene de los enlaces iónicos y covalentes, que casi no permiten deformación plástica; el precio es la fragilidad, y por eso sirven como abrasivo, herramienta de corte y recubrimiento, no como pieza que recibe impactos. Entre los metales, la dureza depende más de la aleación y del tratamiento que del metal base. En el acero inoxidable, el austenítico (como el 304) no endurece por temple, solo por deformación en frío, y queda en el rango bajo; el martensítico (como el 420) es templable y llega al rango de los aceros templados. La aleación de titanio Ti-6Al-4V se elige por su relación resistencia/peso y su resistencia a la corrosión, pero su dureza es la de un acero medio, no la de un acero para herramientas.
Materiales de baja dureza. Los metales puros, como el estaño, el plomo, el cobre y el aluminio, son blandos; el aluminio gana dureza con los elementos de aleación y con el envejecimiento, y por eso las aleaciones cubren un rango amplio. Los polímeros quedan por debajo de los metales, y los hules (elastómeros), por debajo de todos: en ellos la baja dureza es justamente lo que da flexibilidad y absorción de impactos, y la medición es en Shore A, de cerca de 20 a 80 en los hules de silicón, según la formulación. La madera también es un material de baja dureza, con valores del orden de pocas unidades Brinell.
La tabla resume la dureza Vickers típica de cada familia:
| Material | Dureza Vickers típica |
|---|---|
| Polímeros (PP, PVC, epóxico) | 7 a 45 HV |
| Cobre | 40 HV |
| Aleaciones de aluminio | 25 a 140 HV |
| Acero de bajo carbono | 140 a 280 HV |
| Inoxidable austenítico | 180 a 400 HV |
| Titanio Ti-6Al-4V | 320 a 380 HV |
| Vidrio sodocálcico | 490 HV |
| Acero para herramientas | 700 a 1,000 HV |
| Metal duro (WC) | 1,500 a 2,500 HV |
| Carburo de silicio | 2,400 a 2,800 HV |
| Nitruro de boro cúbico | cerca de 4,500 HV |
| Diamante | cerca de 10,000 HV |
Los números son órdenes de magnitud: cada valor depende de la aleación, del tratamiento y de la carga del ensayo. Los polímeros aparecen en Vickers solo para comparar: en la práctica se especifican en Shore, y su comportamiento en tracción y compresión se mide en máquinas universales de 2 a 10 kN.
Ejercicios resueltos de dureza
1. Vickers. En un ensayo HV30 (F = 30 kgf = 294.2 N), las diagonales medidas fueron 0.398 mm y 0.402 mm. El promedio es d = 0.400 mm y d² = 0.160 mm². Entonces HV = 0.1891 × 294.2 / 0.160 = 348 HV30. Según la tabla, queda entre 354 HV (36 HRC) y 318 HV (32 HRC), es decir, cerca de 35 HRC, con una resistencia a la tracción estimada de 1,200 MPa por Pavlina.
2. Brinell. Esfera de 10 mm, carga de 3,000 kgf (29,420 N), huella con d = 4.00 mm. Primero, √(D² − d²) = √(100 − 16) = 9.165 mm, luego D − 9.165 = 0.835 mm. El área es πD × 0.835 = 26.23 mm². Entonces HBW = 0.102 × 2 × 29,420 / 26.23 = 229 HBW 10/3000, y la resistencia a la tracción por la regla de Callister es 3.45 × 229 ≈ 790 MPa.
3. Rockwell. El durómetro registró una profundidad permanente de 0.100 mm en la escala C. ¿Cuál es la dureza? HRC = 100 − 0.100 / 0.002 = 100 − 50 = 50 HRC, que según la tabla de conversión equivale a 513 HV y 481 HB. Compare con los 0.080 mm de una pieza de 60 HRC: cuanto más dura la pieza, más superficial la huella.
4. Interpolación en la tabla. Un eje marcó 45 HRC, valor que no está en la tabla. Queda a la mitad entre 44 HRC (434 HV, 409 HB, 1,434 MPa) y 46 HRC (458 HV, 432 HB, 1,524 MPa), así que se toma el promedio de las filas vecinas: cerca de 446 HV, 420 HB y 1,480 MPa de resistencia a la tracción estimada, con la incertidumbre de ±5 % de la propia conversión.
Errores comunes sobre la dureza
- Dar el número sin la escala. "Dureza 60" puede ser 60 HRC (acero para herramientas), 60 HRB (latón) o 60 Shore A (hule).
- Convertir con la tabla equivocada. La tabla del acero no vale para inoxidable austenítico, aluminio o cobre.
- Usar HRC por debajo de 20. Está fuera del rango; use HB o HRB. El 4140 recocido tiene 197 HB, no "13 HRC".
- Dar la dureza de un acero sin el estado. Recocido, normalizado o templado y revenido lo cambian todo.
- Confundir la dureza con la tenacidad o con la rigidez. El vidrio es duro y frágil; el acero templado tiene el mismo módulo de elasticidad que el recocido.
- Medir una capa delgada con Rockwell. Una capa cementada o nitrurada requiere microdureza Vickers o Knoop en una sección pulida.
- Estimar la resistencia de un acero de más de 58 HRC con la tabla. No está tabulada, y las estimaciones difieren en cerca de 15 %.
Normas de dureza
- ASTM E140-12b(2019)e1: tablas de conversión de dureza para metales (Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop, escleroscopio y Leeb).
- ISO 18265:2013: conversión de valores de dureza en materiales metálicos.
- ASTM E10-23, E18-25 y E92-26: métodos Brinell, Rockwell, y Vickers y Knoop. En Brasil, las adopciones ABNT NBR ISO 6506-1:2019, 6508-1 y 6507-1 (de las normas ISO 6506-1, 6508-1 y 6507-1).
- ASTM E110-14(2023): Rockwell y Brinell con durómetros portátiles.
- ASTM D2240-15(2021): dureza Shore de hules y plásticos.
Otros ensayos y referencias técnicas
Acritud (endurecimiento por deformación): qué es, mecanismo, ley de Hollomon (exponente n), recocido y cómo medirla
La acritud, o endurecimiento por deformación, es el endurecimiento de un metal por deformación plástica en frío: aumentan la fluencia, la resistencia y la dureza, disminuye la ductilidad y el módulo de elasticidad no cambia. Vea el mecanismo de las dislocaciones, el porcentaje de trabajo en frío (%TF), la ley de Hollomon y el exponente n, la medición según ISO 10275 y ASTM E646, el recocido y ejercicios resueltos.
Límite elástico y límite de fluencia (esfuerzo de fluencia): qué es, diferencia, fórmula, Rp0.2 y tabla del acero
El límite elástico es el mayor esfuerzo sin deformación permanente; el límite de fluencia es el esfuerzo en el que la deformación plástica se vuelve medible (ReH y ReL en el acero con meseta de fluencia, Rp0.2 en los demás). Vea la diferencia, la fórmula Re = Fe/S0, los símbolos, el offset de 0.2 %, la tabla del acero con la condición del material, el CA-50 (varilla corrugada brasileña) y ejercicios.
Módulo de Young (módulo de elasticidad): qué es, fórmula, unidades, tabla de materiales y cómo medirlo
El módulo de Young o módulo de elasticidad (E) es la razón entre esfuerzo y deformación unitaria en el tramo lineal elástico, E = σ/ε, y mide la rigidez del material. Vea la fórmula, las unidades y sus conversiones, la tabla de E de más de 20 materiales, la relación con G, K y Poisson, los módulos tangente, secante y de cuerda y cómo medirlo con extensómetro.
Resistencia a la tracción (Rm): qué es, fórmula, gráfica, tabla del acero y cómo medirla
La resistencia a la tracción (Rm, resistencia última) es el esfuerzo de ingeniería a la fuerza máxima del ensayo de tracción (prueba de tensión): Rm = Fm/S0. Vea los símbolos, dónde se ubica en la gráfica, la diferencia con la fluencia y con el esfuerzo de rotura, la tabla del acero con la condición del material, el CA-50 (varilla corrugada brasileña), la carga de rotura, la estimación a partir de la dureza y ejercicios.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la dureza?
La dureza es la resistencia de un material a la deformación plástica localizada, como un rayón o una huella en la superficie. No es una propiedad fundamental: el número depende del método de ensayo. Por eso se escribe siempre con la escala, como 60 HRC o 229 HBW.
¿Cuáles son los tipos de dureza?
Son tres: por rayado (escala de Mohs, dureza al lápiz), por penetración (Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop y Shore) y por rebote (Leeb y escleroscopio). En la ingeniería de metales, la dureza por penetración es la más usada.
¿Cómo se mide la dureza?
Con un durómetro, que presiona un indentador normalizado contra la pieza con una carga conocida y mide el tamaño (Brinell, Vickers) o la profundidad (Rockwell) de la huella. Los métodos siguen las normas ASTM E10, E18 y E92, y el paso a paso está en el artículo sobre el ensayo de dureza.
¿Qué es la dureza HRC?
Es la dureza Rockwell en la escala C: cono de diamante de 120°, precarga de 10 kgf y carga total de 150 kgf. El valor es HRC = 100 − h/0.002, con la profundidad h en mm. Es la escala de los aceros templados, de cerca de 20 a 70 HRC.
¿Cuál es la diferencia entre la dureza HRC y la HB?
HB (Brinell) mide el diámetro de la huella de una esfera; HRC (Rockwell C) mide la profundidad de la huella de un cono de diamante. No hay fórmula exacta entre ellas, solo una tabla empírica: 40 HRC equivale a cerca de 371 HB y 50 HRC a cerca de 481 HB (ASTM E140).
¿Qué significa 60 HRC?
Es un acero templado de alta dureza, equivalente a cerca de 697 HV y 654 HB según la ASTM E140. Es típico de herramientas de corte, matrices de acero D2 y superficies templadas por inducción. La resistencia a la tracción estimada queda entre 2,200 y 2,500 MPa, con baja tenacidad.
¿Cuál es la dureza del acero 1045 en HRC?
Laminado o normalizado, el acero 1045 tiene de 170 a 210 HB, por debajo del rango útil de HRC. Templado y revenido, va de 26 a 35 HRC (revenido a 550-650 °C) hasta 57 a 58 HRC (revenido a 100-200 °C, en barra de 10 mm; las piezas más gruesas quedan por debajo). Con temple por inducción, llega a 54 a 60 HRC en la superficie.
¿Cuál es la dureza del acero 4140 en HRC?
Recocido, el acero 4140 tiene 197 HB, fuera del rango HRC. Templado en aceite alcanza 54 a 58 HRC y, revenido entre 205 °C y 650 °C, queda entre 52-54 y 26-30 HRC (ASM Handbook). La barra comercial pretratada suele venir con 28 a 32 HRC.
¿Cuál es el acero con mayor dureza?
Los aceros rápidos y los aceros para herramientas de pulvimetalurgia, que llegan a 63-68 HRC y cerca de 70 HRC. Por encima de eso ya no es acero: el metal duro tiene de 1,500 a 2,500 HV y el diamante cerca de 10,000 HV.
¿Cuál es el material más duro que existe?
El diamante: 10 en la escala de Mohs y cerca de 10,000 HV. Después vienen el nitruro de boro cúbico, con cerca de 4,500 HV, y el carburo de boro, con 2,900 a 3,300 HV.
¿La dureza y la resistencia a la tracción son lo mismo?
No, pero en los aceros se correlacionan: la resistencia a la tracción en MPa es aproximadamente 3.45 × HB, por la regla de Callister, o −99.8 + 3.734 × HV, por Pavlina y Van Tyne (2008). Es una estimación con cerca de 5 a 10 % de incertidumbre; el valor oficial sale del ensayo de tracción.
¿Qué es la escala de Mohs?
Es una escala de 1 (talco) a 10 (diamante), creada por Friedrich Mohs en 1812, en la que cada mineral raya a los de número menor. Solo ordena: el diamante es cerca de 8 veces más duro que el cuarzo (Mohs 7) en Vickers, y no apenas 3 puntos.