El método de ensayo estándar ASTM E384 para la dureza por microindentación de materiales, desarrollado por la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (ASTM), describe un método para determinar la dureza por microindentación de los materiales. Este método abarca ensayos de microindentación realizados con instrumentos de indentación Knoop y Vickers bajo fuerzas de ensayo que van desde 9,8 x 10⁻³ hasta 9,8 N (1 a 1000 gf).
Este método de prueba incluye el análisis de posibles fuentes de error que pueden ocurrir durante las pruebas de microindentación y cómo estos factores afectan la sensibilidad, el sesgo, la repetibilidad y la reproducibilidad de los resultados de la prueba.
La información sobre los requisitos para la verificación directa y calibración de la máquina de prueba y los requisitos para la producción y calibración de bloques de prueba de dureza de referencia Vickers y Knoop está contenida en la norma “ASTM E92 Métodos de prueba estándar para dureza Vickers y dureza Knoop de materiales metálicos”.
En este método de ensayo, se determina un índice de dureza mediante la formación de una indentación muy pequeña con una fuerza relativamente baja en comparación con las pruebas de dureza por indentación masiva tradicionales. Un penetrador Knoop o Vickers de diamante de geometría específica se presiona contra la superficie de la muestra de ensayo aplicando una fuerza de entre 1 y 1000 gf mediante una máquina de ensayo diseñada específicamente para este tipo de trabajo.
El tamaño de la indentación se mide con un microscopio óptico equipado con una lente filar u otro dispositivo de medición. La dureza Knoop se obtiene dividiendo la fuerza aplicada entre el área proyectada de la indentación. La dureza Vickers se obtiene dividiendo la fuerza aplicada entre el área superficial de la indentación.
Al retirar el indentador tras un ciclo de carga, se asume que no se produce recuperación elástica, lo que significa que conserva su forma tras retirar la fuerza, pero esto no siempre es cierto. En la prueba de Knoop, se asume que la relación entre la diagonal larga de la impresión y la diagonal corta es la misma que para el indentador, pero esto no siempre es cierto debido a la recuperación elástica.
Las pruebas de dureza han demostrado ser muy útiles para la evaluación de materiales, el control de calidad de los procesos de fabricación y las actividades de investigación y desarrollo. Aunque de naturaleza experimental, la dureza puede relacionarse con la resistencia a la tracción de muchos metales y aleaciones, y también es un indicador de maquinabilidad, resistencia al desgaste, tenacidad y ductilidad.
Las pruebas de microindentación se utilizan para evaluar y medir los cambios de dureza que se producen en distancias cortas. Estos cambios pueden ser intencionales, como resultado de procesos localizados de endurecimiento superficial, como el granallado, el estirado en frío, el endurecimiento por llama, el endurecimiento por inducción o la carburación, la nitruración o la carbonitruración. También pueden ser accidentales, como resultado de problemas como la carburación, el ablandamiento localizado en servicio o la segregación composicional/microestructural. Las fuerzas de ensayo bajas también amplían las pruebas de dureza a materiales demasiado delgados o pequeños para las pruebas de macroindentación. Las pruebas de microindentación permiten probar la dureza de fases o componentes específicos, así como de regiones o inclinaciones demasiado pequeñas para ser evaluadas mediante pruebas de macroindentación.
Dado que las pruebas de dureza por microindentación revelan variaciones de dureza comunes a la mayoría de los materiales, un único valor de prueba puede no representar la dureza aparente. Las pruebas Vickers a 1000 gf pueden utilizarse para determinar la dureza aparente, pero como con cualquier prueba de dureza, se recomienda realizar una serie de indentaciones y calcular la media y la desviación estándar según sea necesario o apropiado.
La prueba de dureza por microindentación se realiza típicamente para medir los cambios de dureza en distancias cortas. Se requiere una indentación física muy pequeña para determinar estas diferencias. Los dispositivos de prueba que producen indentaciones con fuerzas de prueba muy bajas deben construirse cuidadosamente para aplicar las fuerzas de prueba con precisión en el punto exacto previsto y deben contar con un sistema óptico de alta calidad para medir con precisión las diagonales de las pequeñas indentaciones. Las fuerzas de prueba en el rango superior del rango de fuerza definido aquí pueden utilizarse para evaluar la dureza volumétrica.
En general, la indentación Vickers es más adecuada para determinar las propiedades volumétricas (promedio), ya que la dureza Vickers no varía con la fuerza de ensayo seleccionada entre 25 y 1000 gf, ya que la geometría de la indentación es constante en función de su profundidad. Sin embargo, la indentación Knoop no es geométricamente uniforme con la profundidad, y la dureza Knoop varía en todo el rango de fuerza definido aquí (y más allá), especialmente en la fuerza de ensayo máxima de 200 gf.
Las principales razones por las que la norma ASTM E384 es importante son:
En resumen, la norma ASTM E384 es esencial cuando se necesitan mediciones de microdureza precisas y consistentes para fines de ingeniería, fabricación o investigación.
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