Dureza De Vickers 1j5855

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE CIENCIAS GEOLOGICAS CARRERA DE INGENIERIA GEOLOGICA

PRACTICA DE MINERAGRAFIA DUREZA DE VICKERS ING. FELIX DANIEL ESPINOZA RUBIN DE CELIS OCTUBRE DE 2012

Ing. Felix D. Espinoza R.

17/10/2012

CONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIAS DUREZA Desde el punto de vista físico la dureza de los minerales no esta definida con precisión, es un conjunto de propiedades basada en la cohesión de los minerales.

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Se entiende por dureza la mayor o menor dificultad con que un cuerpo se deja rayar con otro. En la a p practica act ca mineralógica e a óg ca se ut utilizan a escalas de durezas relativas representados por determinados minerales, la más común es la escala de Mohs que abarca 10 grados y esta compuesto únicamente por minerales de raya blanca los minerales están ordenados según su dureza.

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El primero que propuso una escala de determinación de la dureza de los minerales fue Friedrich Mohs, quien en 1822 y como resultado de una extensa y amplia gama de experimentos con minerales, seleccionó diez d ellos de ll que ordenó d óy numeró correlativamente desde el menos duro, el talco 4

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La información que suministra dicha escala es únicamente relativa, sin ningún criterio cuantitativo. cuantitativo Durante los últimos 25 años, el perfeccionamiento f i i t d de llos equipos i yd de llos rios de la microscopía cuantitativa de l reflejada luz fl j d han h hecho h h posible ibl lla obtención bt ió de d datos experinientales muy exactos.

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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, 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 co e c o a es de dureza du e a la a relación e ac ó kg/mm2. g/

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En la actualidad existen varios tipos de pirámides pero los de uso más frecuentes son las denominadas Knoop y Vickers.

CONSIDERACIONES TEÓRICAS NECESARIAS ´ ´

Definición de dureza Se 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 o 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 por ejemplo la resistencia a la abrasión o a la penetración de una punta de diamante.

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DUREZA DE VICKERS El método consiste en hacer penetrar un indentador de diamante en forma de pirámide de cuatro caras con un ángulo determinado en el vértice. La utilización ó de una pirámide á de diamante tiene las siguiente ventajas ´ 1) Las L h huellas ll quedan d bi bien d definidas fi id ´ 2) la forma de las huellas es semejante ´ 3) Este método é es aplicable con igual éxito é para materiales blandos y duros.

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El estándar á ASTM E92-72 define la dureza de Vickers como un método de ensayo por indentación mediante el cual con el uso de una maquina q calibrada,, se fuerza un indentador p piramidal de 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 impresión luego de remover la carga.

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La magnitud de HV es un esfuerzo convencional medio en la zona de o con el indentador, muestra y suele caracterizar la resistencia del material a la deformación plástica considerable, con base en esto:

donde d es la media aritmética de las diagonales d1 y d2,

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ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

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 1 854 F/d2 (F = kgf, k f d = mm)) = 1854 F/d2 (F = gf, d = µm) HV = Número de Dureza de Vickers F = carga A = Supe Superficie c e de indentacion de tac o α = Angulo entre caras opuestas del indentador (136º) d = Distancia diagonal de indentación

Cuando el objetivo es de 40 X d = a/2 (d=µm) a : lectura l t de d medida did del d l ocular l HV= 1854 F/(a/2)2 ´

El método estandar se realiza mediante las siguientes condiciones:

Indentador Piramide de diamante α = 136º Carga (P) 1 .…120 Kgf Duración de la carga 10 ….. 15 s El numero de la dureza de Vickers se denota como HV ejemplos: j p 440HV30 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 g aplicada p p por un tiempo p de 20 s. La 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 dureza Por otro lado una impronta muy pequeña es difícil de medir y las imperfecciones geometrica de la pirámide influyen en la precisión del método

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El microscopio debe tener una resolución mínima de 0,0005 mm

Micro Microdurimetro AKASHI MVKE AKASHI-MVKE

RELACIÓN ENTRE LA ESCALA DE MOHS Y LOS VALORES VICKERS DE DUREZA Khrushchov realizando mediciones en los nueve primeros minerales de la escala de Mohs encontró la relación : Dv = ( DM/10) * 0,33 D =D Dv Dureza d de Vickers Vi k DM = Número de la escala de Mohs

Posteriormente Young efectuando también mediciones en los 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 escala

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Con estos datos Young deduce que la relación entre dureza Mohs y unidades Vickers viene dada por la expresión : Dv = ( DM/10) * 0,4 D =D Dv Dureza de d Vickers Vi k DM = 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.

CONCLUSION ´

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Al poder disponer de instrumentos cada vez más perfectos, la Comisión de Microscopía de Minerales, 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 dureza de un material a escala microscópica, permite efectuar las determinaciones en diferentes secciones, cuya orientación cristalográfica i t l g áfi ha h sido id determinada d t i d previamente i t según gú la l simetría del material. De acuerdo con este criterio es p posible establecer la anisotropia que un mineral presenta frente a esta propiedad física, la dureza.