Ensayo de dureza: tipos, cómo se realiza y normas (Brinell, Rockwell, Vickers y Shore)

El ensayo de dureza es la medición normalizada de la resistencia de un material a la penetración localizada: un penetrador de geometría definida se presiona contra la pieza con fuerza y tiempo controlados, y la dureza se calcula por el tamaño de la huella (Brinell, Vickers, Knoop) o por la profundidad (Rockwell). El resultado solo es válido con la escala completa, como 60 HRC, 350 HBW 5/750 o 640 HV 30, porque cada método da un número diferente para el mismo material.

Los métodos más usados son el Brinell (ISO 6506-1), el Rockwell (ISO 6508-1:2023), el Vickers y la microdureza (ISO 6507-1:2023), el Knoop (ISO 4545-1:2023), el Shore para hules y plásticos (ASTM D2240, ISO 48-4 e ISO 868) y el Leeb portátil (ISO 16859-1). Aquí está el procedimiento de cada uno, con los parámetros de la norma vigente, la preparación de la muestra, la verificación del durómetro y el informe. El concepto, las fórmulas completas y la tabla de conversión HRC, HV y HB están en el artículo dureza de los materiales.

Cómo funciona el ensayo de dureza

Todo ensayo de dureza por penetración tiene los mismos tres elementos. El penetrador tiene una geometría fijada por la norma: esfera de metal duro, cono de diamante o pirámide de diamante. La fuerza es conocida y se aplica sin impacto, perpendicular a la superficie. El tiempo de aplicación y de mantenimiento también está fijado, porque el material sigue fluyendo mientras actúa la fuerza.

Lo que se mide separa los métodos en dos grupos. En los métodos ópticos (Brinell, Vickers y Knoop), se retira la fuerza y la huella se mide al microscopio; la dureza es la fuerza dividida entre el área, y una huella pequeña significa un material duro. En el Rockwell, el equipo mide la profundidad de la huella y muestra la dureza directamente en la pantalla o carátula.

Todos estos métodos son estáticos: la fuerza crece de forma controlada y se mantiene durante algunos segundos. El método dinámico de uso común es el Leeb, en el que un cuerpo de impacto golpea la pieza y el equipo compara la velocidad de rebote con la de impacto; por eso la lectura depende también de las propiedades elásticas del material.

El esquema siguiente muestra, fuera de escala, la magnitud que se lee en cada uno de los tres métodos de banco más comunes: el diámetro d del casquete en el Brinell, la profundidad permanente h en el Rockwell, medida desde un plano de referencia creado por la precarga, y las dos diagonales del rombo en el Vickers.

La dureza es una medida comparativa, que depende del penetrador, de la fuerza y del tiempo. El ensayo deja una marca, pequeña en el Rockwell y en el Vickers y mayor en el Brinell, y en una pieza terminada el punto de medición debe admitir esa marca.

Tipos de ensayo de dureza

Cada tipo de ensayo de dureza combina un penetrador con una magnitud medida y cubre un rango de materiales. La tabla resume los seis métodos; cada uno tiene, más abajo, una sección con el paso a paso de la norma.

Método	Penetrador	Qué se mide	Uso típico
Brinell (HBW)	Esfera de metal duro de 1 a 10 mm	Diámetro de la huella	Hierro fundido, forjados, aceros recocidos, aleaciones no ferrosas
Rockwell (HRC, HRBW, N, T)	Cono de diamante de 120° o esfera de metal duro de 1.5875 o 3.175 mm	Profundidad permanente bajo precarga	Acero templado, control de producción, láminas (escalas superficiales)
Vickers (HV)	Pirámide de diamante de base cuadrada	Promedio de las dos diagonales	Cualquier metal, del blando al metal duro; soldadura; piezas delgadas
Knoop (HK)	Pirámide de diamante de base rómbica	Diagonal larga	Capas muy delgadas, recubrimientos, materiales frágiles
Shore (A, D y otras)	Penetrador con resorte calibrado	Penetración, leída de 0 a 100	Hules, elastómeros y plásticos
Leeb (HL)	Cuerpo de impacto con esfera	Relación entre las velocidades de rebote y de impacto	Piezas grandes o montadas, en campo

Entre los ensayos mecánicos, la dureza es de los pocos que se realizan en la propia pieza, sin probeta de ensayo maquinada. Existe además un método portátil sin rebote, el UCI (impedancia ultrasónica de contacto), que se trata junto con el Leeb.

Ensayo de dureza Brinell paso a paso

En el Brinell, una esfera de metal duro de diámetro D se presiona con una fuerza F; retirada la fuerza, se mide el diámetro d del casquete. La dureza es la fuerza dividida entre el área curva de la huella, HBW = 0.102 × 2F / [πD(D − √(D² − d²))], con F en newtons y D y d en milímetros (la deducción está en dureza de los materiales). La W del símbolo indica esfera de metal duro, la única admitida en la ISO 6506-1:2014, edición confirmada en 2019 y en revisión en ISO.

La decisión principal es la elección de D y F. La norma usa el índice de carga 0.102·F/D², que depende del material y de la dureza esperada, y pide la esfera más grande que admita la pieza, porque una huella grande promedia muchos granos. Los índices recomendados por la ISO 6506-1 son estos:

Material	Dureza Brinell	Índice 0.102·F/D²
Acero, aleaciones de níquel y de titanio	cualquiera	30
Hierro fundido (esfera de 2.5, 5 o 10 mm)	menor que 140 / 140 o más	10 / 30
Cobre y aleaciones de cobre	menor que 35 / 35 a 200 / mayor que 200	5 / 10 / 30
Metales ligeros y aleaciones	menor que 35 / 35 a 80 / mayor que 80	2.5 / 5, 10 o 15 / 10 o 15
Plomo y estaño	cualquiera	1

Con el índice 30 y la esfera de 10 mm, la fuerza es de 29.42 kN (3,000 kgf); con la esfera de 5 mm, de 7.355 kN (750 kgf). El procedimiento sigue estos pasos:

1. Preparar la superficie: lisa y plana, sin cascarilla ni lubricante; con esferas pequeñas puede ser necesario pulir.
2. Verificar el espesor: como mínimo 8 veces la profundidad de la huella (Anexo B de la norma).
3. Aplicar la fuerza: perpendicular, sin impacto, llegando a la fuerza plena en 2 a 8 s (7 s nominales).
4. Mantener la fuerza: 10 a 15 s (14 s nominales); un tiempo mayor se indica en la notación.
5. Ubicar las huellas: centro a por lo menos 2.5 d del borde y 3 d del centro de la huella vecina.
6. Medir dos diámetros perpendiculares y usar el promedio. El d debe quedar entre 0.24D y 0.6D; fuera de ese rango, el informe registra d/D.

El ensayo se realiza entre 10 °C y 35 °C. La notación incluye el valor, el símbolo, el diámetro de la esfera, la fuerza en kgf y, si es diferente del estándar, el tiempo: 350 HBW 5/750 es una dureza de 350 con esfera de 5 mm y 750 kgf; 600 HBW 1/30/20 usó esfera de 1 mm, 30 kgf y 20 s de mantenimiento.

Ensayo de dureza Rockwell paso a paso

El Rockwell aplica dos fuerzas. La precarga F0 asienta el penetrador y define el plano de referencia, por debajo de las irregularidades de la superficie. La fuerza adicional F1 lleva el penetrador a la profundidad máxima. Retirada F1, parte de la deformación se recupera (es la recuperación elástica), y el equipo lee, todavía bajo F0, la profundidad permanente h. La dureza es HR = N − h/S, donde N vale 100 o 130 según la escala y S vale 0.002 mm en las escalas regulares y 0.001 mm en las superficiales (ISO 6508-1:2023). En la escala C, HRC = 100 − h/0.002: cada punto de HRC equivale a 0.002 mm de profundidad.

En la foto, el penetrador de diamante de un durómetro Rockwell apoyado en la cara rectificada de una pieza de acero; al lado, un bloque patrón con huellas pequeñas, que se usa para verificar el equipo. El bloque patrón es un bloque de dureza certificada.

El paso a paso según la ISO 6508-1:2023 es este:

1. Verificar el equipo en el bloque patrón antes del primer ensayo del día, en cada escala. Después de cambiar el penetrador o la mesa, hacer dos ensayos, descartarlos y verificar de nuevo.
2. Apoyar la pieza en una mesa rígida, perpendicular al penetrador; una pieza cilíndrica se coloca en un bloque en V de por lo menos 60 HRC.
3. Aplicar F0 en hasta 2 s: 98.07 N (10 kgf) en las escalas regulares o 29.42 N (3 kgf) en las superficiales. Mantener durante 3 s, con tolerancia de 1 a 4 s.
4. Aplicar F1 en 1 a 8 s en las escalas regulares, o en hasta 4 s en las superficiales.
5. Mantener la fuerza total durante 5 s (2 a 6 s). Un material que sigue hundiéndose bajo carga exige un tiempo mayor, que se registra en la notación (por ejemplo, 65 HRF/10 s).
6. Retirar F1 y leer 4 s después (1 a 5 s), todavía bajo F0.

La gráfica siguiente muestra ese ciclo en una pieza de 60 HRC: arriba, la fuerza en función del tiempo con los tiempos de la norma; abajo, la profundidad, puesta en cero bajo F0, que sube con F1, retrocede al retirarla y se detiene en h = 0.080 mm.

Como el cero se hace bajo la precarga, el Rockwell es poco sensible a la rugosidad fina. Cada letra de escala combina un penetrador y una fuerza; la tabla muestra las más usadas (ISO 6508-1:2023, Tablas 1 y 2):

Escala	Penetrador	Precarga y fuerza total	Rango de aplicación
HRA	Cono de diamante	98.07 N y 588.4 N (60 kgf)	20 a 95 HRA
HRBW	Esfera de 1.5875 mm	98.07 N y 980.7 N (100 kgf)	10 a 100 HRBW
HRC	Cono de diamante	98.07 N y 1.471 kN (150 kgf)	20 a 70 HRC
HRFW	Esfera de 1.5875 mm	98.07 N y 588.4 N (60 kgf)	60 a 100 HRFW
HR15N, HR30N, HR45N	Cono de diamante	29.42 N y 147.1, 294.2 o 441.3 N	superficial, para capas y láminas
HR15TW, HR30TW, HR45TW	Esfera de 1.5875 mm	29.42 N y 147.1, 294.2 o 441.3 N	superficial, para láminas delgadas de material blando

La escala C es la del control de temple y revenido; la B, con esfera, la de aceros blandos y aleaciones de cobre; las N y T, de fuerzas menores, la de piezas delgadas y capas poco profundas.

Dos cuidados completan el método. El espesor mínimo es 10 h con el cono y 15 h con la esfera (gráficas en el Anexo B). En una superficie convexa, la lectura sale menor y recibe la corrección del Anexo C (cilindros) o del Anexo D (esferas); no se aceptan correcciones mayores de 3 puntos en las escalas A, C y D, o de 5 en las B, F y G, y una superficie cóncava solo se ensaya por acuerdo. La notación es el valor seguido de la escala, como 60 HRC, 45 HRBW o 70 HR30TW.

Ensayo de dureza Vickers: macro y baja fuerza

El Vickers usa una pirámide de diamante de base cuadrada, con 136° entre las caras. La huella es un rombo; se miden las dos diagonales al microscopio y se usa el promedio d. La dureza es HV = 0.1891 F/d², con F en newtons y d en milímetros (detalles en dureza de los materiales). Como la huella tiene la misma forma con cualquier fuerza, una sola escala cubre desde el metal blando hasta el metal duro.

La ISO 6507-1:2023 divide el método en tres rangos de fuerza, y el nombre del ensayo cambia con ellos:

Rango	Fuerza	Símbolos
Vickers	49.03 N o más	HV 5 o más
Vickers de baja fuerza	de 1.961 N a menos de 49.03 N	de HV 0.2 a menos de HV 5
Microdureza Vickers	de 0.009807 N a menos de 1.961 N	de HV 0.001 a menos de HV 0.2

El número después de HV es la fuerza en kilogramos-fuerza: HV 30 se midió con 294.2 N. En todos los rangos, la diagonal válida va de 0.020 mm a 1.400 mm. El procedimiento es este:

1. Verificar el espesor: como mínimo 1.5 veces la diagonal, sin marca visible en el reverso. La profundidad de la huella es de aproximadamente d/7.
2. Aplicar la fuerza en 2 a 8 s (7 s nominales) y mantenerla durante 10 a 15 s (14 s nominales).
3. Ubicar: en acero, cobre y aleaciones de cobre, el centro queda a por lo menos 2.5 d del borde y 3 d del centro vecino; en metales ligeros, plomo, estaño y sus aleaciones, 3 d del borde y 6 d entre centros. Con huellas de tamaños diferentes, vale la diagonal de la mayor.
4. Medir las dos diagonales. Si difieren más de 5 %, la diferencia se indica en el informe.

La notación incluye el valor, el símbolo y la fuerza: 640 HV 30. El Vickers es el preferido cuando la pieza es demasiado delgada para el Brinell o cuando se quieren comparar materiales muy diferentes en la misma escala.

Microdureza Vickers y Knoop

En la microdureza, la fuerza queda por debajo de 1.961 N (HV 0.2) y la diagonal de la huella está en el orden de decenas de micrómetros. El ensayo pasa a medir constituyentes de la microestructura, capas y recubrimientos, en una sección pulida leída con objetivos de gran aumento. Por debajo de la diagonal mínima de 0.020 mm, la alternativa es la indentación instrumentada de la ISO 14577-1:2026, que registra fuerza y profundidad durante el ciclo.

El Knoop (ISO 4545-1:2023) usa una pirámide de diamante de base rómbica, con ángulos de 172.5° y 130° entre aristas opuestas. La huella es estrecha y alargada, y solo se mide la diagonal larga. Con la misma fuerza es menos profunda que la Vickers: la norma admite recubrimientos a partir de 0.007 mm en la superficie, contra 0.030 mm en el Vickers. Si las dos mitades de la diagonal larga difieren más de 5 %, la huella está desalineada y se descarta.

Perfil de dureza y profundidad de capa

El uso más frecuente del Vickers de baja fuerza y de la microdureza es medir la profundidad de una capa endurecida. En una sección transversal pulida, se hace una fila de huellas a distancias crecientes de la superficie y se grafica la dureza en función de la distancia. La ISO 18203:2026, que absorbió a la antigua ISO 2639, define las profundidades de capa; las dos más usadas son estas:

• CHD, capa cementada: distancia desde la superficie hasta el punto en que la dureza baja a 550 HV, criterio usado en el control de cementación.
• NHD, capa nitrurada: distancia hasta el punto en que la dureza queda 50 HV por encima de la dureza del núcleo, usada en la nitruración.

La gráfica siguiente muestra un perfil ilustrativo de acero cementado, de 720 HV cerca de la superficie a unos 350 HV en el núcleo. Los 550 HV quedan entre las lecturas de 0.7 mm (585 HV) y 0.9 mm (530 HV), y la interpolación lineal da CHD = 0.7 + (585 − 550)/(585 − 530) × 0.2 = 0.7 + 0.127 = 0.83 mm.

La distancia mínima entre centros suele ser mayor que el paso deseado en profundidad, por lo que las huellas se colocan en zigzag, desplazadas lateralmente. El límite y la fuerza se indican en la especificación, y la norma admite un límite diferente por acuerdo.

Ensayo de dureza Shore

El ensayo Shore mide la penetración de un indentador con resorte calibrado en hules, elastómeros y plásticos. El instrumento es el durómetro, y la lectura va de 0 (penetración total) a 100 (ninguna penetración). La escala A es para materiales blandos, como los hules; la D, con punta más aguda y resorte más fuerte, para plásticos rígidos y hules duros. Según la ISO 48-4, por encima de 90 Shore A se pasa a la escala D, y por debajo de 20 Shore D se vuelve a la A.

El punto crítico es el tiempo de lectura: el polímero sigue cediendo bajo el resorte y el número baja con el tiempo. La tabla compara las tres normas:

Concepto	ISO 48-4:2018 (hule)	ISO 868:2003 (plásticos y ebonita)	ASTM D2240-15(2021)
Escalas	A, D, AO y AM	A y D	12 tipos, entre ellos A, D, O y OO
Tiempo de lectura	3 s (hule vulcanizado); 15 s (termoplástico)	15 s ± 1 s, o lectura en un máximo de 1 s	1 s (estándar); otros tiempos por acuerdo
Espesor mínimo	las piezas de menos de 6 mm usan el tipo AM	4 mm, se permiten capas	6.0 mm, se permiten capas (tipo M: 1.25 mm)
Distancias	6 mm entre mediciones (A, D, AO)	9 mm del borde; 6 mm entre mediciones	12.0 mm del borde; 6.0 mm entre mediciones

El durómetro se apoya con firmeza y sin golpe, con la base paralela a la superficie. La notación incluye la escala, el valor y el tiempo, como A/54/1 en la ASTM (escala A, 54, lectura en 1 s) o Shore A/15:45 en la ISO 868 (lectura en 15 s, valor 45). Un valor Shore no se convierte a Brinell ni a Rockwell.

Durómetros portátiles: Leeb y UCI

Cuando la pieza no puede ir al laboratorio, como un eje montado o un molde grande, se usa un equipo portátil. En el Leeb (ISO 16859-1:2015 y ASTM A956/A956M-22), un cuerpo de impacto con esfera se dispara contra la superficie y la dureza es la razón entre la velocidad de rebote y la de impacto, expresada como HL con la letra del dispositivo, por ejemplo 570 HLD. Una pieza ligera o delgada vibra con el impacto y falsea la lectura; la tabla muestra los límites de la ISO 16859-1 por dispositivo:

Dispositivo	Masa mínima (sin / con apoyo rígido)	Espesor mínimo (sin / con acoplamiento)
D, DL, D+15, S, E	5 kg / 2 kg	25 mm / 3 mm
G	15 kg / 5 kg	70 mm / 10 mm
C	1.5 kg / 0.5 kg	10 mm / 1 mm

Por debajo de esos valores, la pieza necesita apoyo rígido o acoplamiento a un cuerpo pesado, y el resultado debe validarse contra una pieza de referencia no acoplada. La lectura Leeb solo se convierte a HRC o HB mediante una tabla de conversión del material, como la de la ASTM E140.

El UCI (ASTM A1038-26) usa un indentador Vickers en una varilla que vibra a frecuencia ultrasónica; la frecuencia cambia con el área de contacto, y el equipo la convierte en dureza. La calibración depende del módulo de elasticidad del material. La ASTM E110-14(2023) trata de los portátiles que realizan Rockwell y Brinell por penetración.

Preparación de la muestra

El acabado exigido aumenta a medida que la huella disminuye. En el Brinell con esfera de 10 mm, basta una superficie maquinada o rectificada, limpia y sin cascarilla. En el Rockwell, la superficie debe ser plana, lisa y sin aceite ni óxido. En el Vickers de baja fuerza y en la microdureza, la diagonal solo se lee con precisión en una superficie pulida, y en la microdureza la norma recomienda pulido mecánico o electrolítico.

En cualquier método, la preparación no debe alterar la dureza: esmerilar en seco calienta y puede revenir un acero templado, y el desbaste grueso endurece por deformación la superficie y eleva la lectura. Una capa distinta del material, como la descarburación de una pieza tratada, se elimina antes, salvo cuando ella es el objeto del ensayo.

Para microdureza y perfiles de capa, la secuencia es la de la metalografía. La muestra se corta con disco abrasivo refrigerado, para no calentar la región medida. Una pieza pequeña, delgada o irregular se monta en resina, lo que da una cara plana y bordes firmes. Siguen el desbaste con lijas de granulometría creciente y el pulido hasta el acabado espejo. Para ver las zonas, como el límite de una capa o las regiones de una soldadura, la sección se ataca químicamente y se observa al microscopio antes de posicionar las huellas.

Espesor mínimo y distancia entre huellas

Toda huella deforma plásticamente una región mayor que la propia marca. Si la pieza es delgada, esa región llega al reverso, la mesa de apoyo pasa a sostener la huella y la lectura sale alta; una marca visible en el reverso delata el problema. Cerca del borde, falta material para contener la deformación y la lectura sale baja. Cerca de otra huella, el indentador cae en la zona que la primera endureció por deformación.

La tabla resume los límites de las normas vigentes, con h la profundidad de la huella y d el diámetro (Brinell y Rockwell) o la diagonal (Vickers):

Método	Espesor mínimo	Entre centros	Del centro al borde
Brinell (ISO 6506-1)	8 h	3 d	2.5 d
Rockwell (ISO 6508-1)	10 h (cono) o 15 h (esfera)	3 d	2.5 d
Vickers en acero y cobre (ISO 6507-1)	1.5 d	3 d	2.5 d
Vickers en metales ligeros, plomo y estaño	1.5 d	6 d	3 d
Knoop (ISO 4545-1)	definido en la norma	3.5 × diagonal corta (lado a lado) o 2 × diagonal larga (punta a punta)	3.5 × diagonal corta o 1 × diagonal larga
Shore (ASTM D2240)	6.0 mm	6.0 mm	12.0 mm

La esfera del Rockwell exige más espesor que el cono porque, para la misma profundidad, la huella de la esfera es más ancha y deforma más material.

Verificación del durómetro

Un durómetro puede dar una lectura errónea por indentador desgastado, fuerza fuera de tolerancia, mesa sucia o sistema óptico descalibrado, y nada de eso aparece en la pantalla. Por eso las normas prevén tres niveles de verificación, descritos en las partes 2 y 3 de cada norma de método (por ejemplo, ISO 6507-2 e ISO 6507-3 en el Vickers):

Nivel	Qué se hace	Cuándo
Diaria o periódica (por el usuario)	Ensayo en un bloque patrón certificado, en la escala que se usará, comparando la lectura con el valor del certificado	Antes del primer ensayo del día y después de cambiar el indentador o la mesa
Indirecta	Serie de huellas en bloques patrón de distintos intervalos de dureza, con cálculo de repetibilidad y error	Como mínimo cada 12 meses y después de una verificación directa
Directa	Calibración de la fuerza, del indentador, del sistema de medición y del ciclo de ensayo	En la instalación, después de un desmontaje, cuando la indirecta falla o si la indirecta tiene más de 13 meses

Si la lectura en el bloque sale fuera de la tolerancia del certificado, el equipo no se usa hasta encontrar la causa: limpieza de la mesa y del bloque en V, cambio del indentador o verificación indirecta.

Cómo reportar el resultado

Sin contexto, un número de dureza no permite repetir ni comparar el ensayo. El informe incluye, como mínimo:

• la norma utilizada, con la edición;
• la notación completa, con escala, fuerza y tiempo cuando difiere del estándar, como 350 HBW 5/750, 60 HRC, 640 HV 30 o 65 HRF/10 s;
• cada lectura individual, el promedio y la dispersión (rango o desviación estándar);
• la ubicación de las huellas y, en el perfil de capa, la distancia de cada una a la superficie;
• las correcciones aplicadas, como la de curvatura en el Rockwell, y la diferencia entre diagonales superior al 5 % en el Vickers;
• la temperatura, si está fuera de 10 °C a 35 °C.

En los metales, el número de lecturas lo fija la especificación del producto o del cliente, y lo usual es al menos tres por pieza; en los polímeros, la ISO 868 y la ASTM D2240 piden cinco. Un valor convertido a otra escala se identifica como convertido, con la tabla utilizada (ISO 18265 o ASTM E140), porque no es resultado de un ensayo. La tabla HRC, HV y HB y los límites de la conversión están en dureza de los materiales.

Errores comunes en el ensayo de dureza

1. Llamar al Rockwell ensayo dinámico. La fuerza se aplica sin golpe y con tiempos controlados; el dinámico es el Leeb.
2. Llamar al Shore "dureza Durómetro". El durómetro es el instrumento; la magnitud es la dureza Shore (la ASTM D2240 la llama "durometer hardness").
3. Hablar de esfera de acero en el Brinell y en el Rockwell. En el Brinell solo se admite esfera de carburo de tungsteno (metal duro, sufijo W); en el Rockwell, la esfera de acero quedó restringida a escalas especiales para lámina muy delgada.
4. Pieza demasiado delgada o huella cerca del borde o de otra huella. La lectura cambia sin que el operador lo note.
5. Mesa o bloque en V sucios o mal asentados. La holgura suma profundidad y baja la lectura Rockwell.
6. Vibración y golpes. Las normas exigen que el equipo esté protegido de ellos durante el ensayo.
7. Tiempo fuera de tolerancia, sobre todo en material que fluye bajo carga y en el Shore.
8. Preparación que calienta o endurece por deformación la superficie, o descarburación no eliminada.
9. Iluminación distinta de la usada en la verificación al medir el diámetro Brinell al microscopio.
10. Citar una norma sustituida, como la ISO 6508-1 de 1999, la ISO 2639 (hoy ISO 18203) o la NBR 7456 (norma brasileña) de Shore en plásticos, cancelada en 2014.

Cómo elegir el método de ensayo de dureza

La elección depende del material y de la dureza esperada, del tamaño y el espesor de la pieza y de si interesa la pieza completa o una capa. La tabla muestra la elección usual:

Material o situación	Método indicado	Por qué
Acero templado y revenido	Rockwell C	Intervalo de 20 a 70 HRC, lectura directa y rápida
Hierro fundido, forjados, acero recocido	Brinell HBW 10/3000	Una huella grande promedia una estructura heterogénea
Aluminio y aleaciones de cobre	Brinell con índice 5 a 15, o Rockwell HRBW o HRFW	Fuerza compatible con material blando
Lámina delgada	Rockwell superficial (N o T) o Vickers de baja fuerza	Una profundidad pequeña respeta el espesor mínimo
Capa cementada o nitrurada	Perfil Vickers de baja fuerza o microdureza, o Knoop, en sección pulida	Mide la dureza punto por punto en profundidad
Fase de la microestructura, recubrimiento delgado	Microdureza Vickers o Knoop	Huella menor que el constituyente medido
Unión soldada	Vickers HV 5 o HV 10 (ISO 9015-1)	Filas que atraviesan el metal base, la zona afectada y la soldadura
Hule y elastómero	Shore A (D por encima de 90 A)	Escala hecha para materiales blandos
Plástico rígido	Shore D	Resorte y punta adecuados a polímeros duros
Pieza grande o montada, en campo	Leeb o UCI	El equipo va hasta la pieza

En caso de duda, vale lo que pide la especificación del plano: un valor en HRC se verifica en HRC. Antes de cerrar la elección, revise el espesor mínimo para la fuerza elegida, como en el ejercicio 2 más abajo.

Dureza en uniones soldadas

La dureza de una unión soldada se mide según la ISO 9015-1:2001, en una sección transversal cortada mecánicamente, preparada sin alterar la dureza y, de preferencia, atacada químicamente para mostrar las zonas. El ensayo usa Vickers HV 5 o HV 10, en filas (R) o huellas individuales (E), atravesando el metal base, la zona afectada por el calor (ZAC, la región del metal base alterada por el calor de la soldadura) y el metal de soldadura.

En la ZAC de materiales ferrosos, la separación recomendada entre huellas es de 0.7 mm con HV 5 y de 1 mm con HV 10. En metales que se endurecen en la ZAC, la norma pide huellas adicionales a no más de 0.5 mm de la línea de fusión. No se aplica al acero inoxidable austenítico. Los límites de aceptación provienen de la norma de calificación del procedimiento de soldadura, no de la ISO 9015-1.

Dureza y ensayo de tracción

En los aceros, la dureza se correlaciona con la resistencia, y es tentador obtener la resistencia a la tracción a partir de una lectura HRC. La ISO 6508-1:2023 (cláusula 11) dice que no existe un procedimiento general para convertir la dureza Rockwell a otras escalas ni a resistencia a la tracción, y que esas conversiones deben evitarse sin una base obtenida en ensayos comparativos. Las tablas de la ISO 18265 y de la ASTM E140 dan una estimación, con incertidumbre.

La dureza es el filtro: controla el lote, el tratamiento térmico y el proceso, rápido y en la propia pieza. El valor de diseño de la resistencia a la tracción, de la fluencia y del alargamiento proviene del ensayo de tracción (ISO 6892-1 o ASTM E8), realizado en una probeta en una máquina universal de ensayos. Cuando la dureza de un lote sale fuera de lo esperado, es el ensayo de tracción el que confirma si la resistencia también cambió.

Ejercicios resueltos

1. Elección de la carga Brinell en una aleación de aluminio. Una pieza de aleación de aluminio tratada, con dureza esperada de alrededor de 95 HBW y 6 mm de espesor, va al Brinell. Los metales ligeros por encima de 80 HBW usan índice 10 o 15; con esfera de 10 mm y 1,000 kgf (9,807 N), el índice es 0.102 × 9,807 / 10² = 10.0, es decir, HBW 10/1000. El diámetro esperado sale de la fórmula: 95 = 0.102 × 2 × 9,807 / [π × 10 × (10 − √(100 − d²))], por lo tanto 10 − √(100 − d²) = 2,000.6 / 2,984.5 = 0.670 mm, √(100 − d²) = 9.330, d² = 12.96 y d ≈ 3.60 mm. Está entre 0.24D = 2.40 mm y 0.6D = 6.00 mm, por lo tanto es válido. La profundidad es h = 0.670 / 2 = 0.335 mm, y el espesor mínimo es 8 × 0.335 = 2.68 mm: la pieza de 6 mm cumple. Los centros quedan a por lo menos 3 × 3.60 = 10.8 mm entre sí y a 2.5 × 3.60 = 9.0 mm del borde.

2. Rockwell C en una lámina de 1.0 mm. Una lámina de acero templado de 1.0 mm puede tener 40 o 60 HRC, según el lote. De la definición, h = (100 − HRC) × 0.002 mm. Con 60 HRC, h = 40 × 0.002 = 0.080 mm, y el espesor mínimo es 10 × 0.080 = 0.80 mm: el ensayo es válido. Con 40 HRC, h = 60 × 0.002 = 0.120 mm y el espesor mínimo es 1.20 mm: el ensayo no es válido en 1.0 mm. La solución es la escala superficial HR30N (precarga de 29.42 N, fuerza total de 294.2 N, S = 0.001 mm). Una lectura de 60 HR30N corresponde a h = (100 − 60) × 0.001 = 0.040 mm y exige 0.40 mm de espesor, que la lámina tiene con holgura.

3. Separación en un perfil de capa. Un perfil HV 1 (F = 9.807 N) se realiza en un acero cementado con superficie de alrededor de 700 HV y núcleo de alrededor de 350 HV. Por la fórmula del Vickers, d = √(0.1891 × F / HV), y 0.1891 × 9.807 = 1.8545. A 700 HV, d = √(1.8545 / 700) = √0.002649 = 0.0515 mm; a 350 HV, d = √0.005299 = 0.0728 mm. En acero, los centros quedan a por lo menos 3 d, usando la mayor diagonal: 3 × 0.0728 = 0.22 mm. La primera huella, cerca de la superficie, queda a por lo menos 2.5 × 0.0515 = 0.13 mm del borde. Por lo tanto, un paso de 0.1 mm en profundidad solo cabe en zigzag.

Normas del ensayo de dureza

Cada método tiene su norma, y las normas ISO de metales tienen tres partes: la parte 1 es el método de ensayo, la parte 2 la verificación y calibración de la máquina y la parte 3 la calibración de los bloques patrón. En Brasil, la ABNT (Asociación Brasileña de Normas Técnicas) adopta las ISO como NBR ISO. La tabla muestra las ediciones vigentes en septiembre de 2026:

Norma	Aplicación	Edición vigente
ISO 6506-1	Brinell, método de ensayo	2014 (confirmada en 2019, en revisión)
ISO 6506-2 e ISO 6506-3	Brinell, verificación de la máquina y bloques patrón	2017 y 2014
ABNT NBR ISO 6506-1	Brinell, método de ensayo	2019
ASTM E10	Brinell	E10-23
ISO 6508-1	Rockwell, método de ensayo	2023
ISO 6508-2 e ISO 6508-3	Rockwell, verificación de la máquina y bloques patrón	2023
ABNT NBR ISO 6508-1	Rockwell, método de ensayo	2025
ASTM E18	Rockwell y Rockwell superficial	E18-25
ISO 6507-1	Vickers, macro, baja fuerza y microdureza	2023
ISO 6507-2 e ISO 6507-3	Vickers, verificación de la máquina y bloques patrón	2018
ABNT NBR ISO 6507-1	Vickers, método de ensayo	2026
ISO 4545-1	Knoop, método de ensayo	2023
ASTM E92 y ASTM E384	Vickers y Knoop; microindentación	E92-26 y E384-22
ISO 14577-1	indentación instrumentada	2026
ISO 18203	profundidad de capas endurecidas (CHD, NHD, SHD); sustituyó a la ISO 2639	2026
ISO 9015-1	dureza en uniones soldadas por arco	2001
ISO 48-4	Shore en caucho	2018
ISO 868	Shore en plásticos y ebonita	2003
ASTM D2240	Shore (durómetro) en cauchos y plásticos	D2240-15(2021)
ABNT NBR 7318	elastómero vulcanizado para vehículos automotores, Shore A y D (norma brasileña)	2015
ISO 16859-1 y ASTM A956/A956M	Leeb	2015 y A956-22
ASTM A1038	UCI	A1038-26
ASTM E110	Rockwell y Brinell con durómetros portátiles	E110-14(2023)
ISO 18265 y ASTM E140	conversión entre escalas	2013 y E140-12B(2019)e1

La antigua ABNT NBR 7456 (la norma brasileña de dureza Shore en plásticos) fue cancelada en 2014 sin sustituta, y la NBR NM-ISO 6508-1 dio lugar a la NBR ISO 6508-1 en 2019.

Equipos Biopdi para el laboratorio de dureza

Para el laboratorio de dureza, Biopdi fabrica los equipos que preparan la muestra antes de la microdureza y del perfil de capa, y la máquina que realiza el ensayo de tracción, que confirma lo que la dureza solo estima:

• Cortadora metalográfica: corte de la muestra sin calentar la región que se va a medir.
• Pulidora metalográfica: lijado y pulido hasta el acabado espejo que exigen el Vickers y la microdureza.
• Microscopio metalográfico: observación de la microestructura y de la posición de las huellas en la sección.
• Máquina universal de ensayos: el ensayo de tracción que confirma la resistencia a la tracción estimada por la dureza.