Dureza para niños
La dureza es la capacidad de un material para resistir que lo rayen, lo penetren o lo desgasten. Imagina que intentas rayar una roca con tu uña; si no puedes, la roca es más dura que tu uña.
Contenido
¿Cómo se mide la dureza?
Para medir la dureza de los materiales, especialmente en la industria, se usan herramientas especiales llamadas durómetros. Estos aparatos suelen presionar una punta muy dura contra el material y miden qué tan grande o profunda es la marca que deja.
Escalas de dureza industrial
En la fabricación de objetos, como piezas de metal, es muy importante conocer la dureza de los materiales. Esto ayuda a saber qué tan resistentes son y para qué usos son adecuados. Medir la dureza es más rápido y económico que otras pruebas de resistencia.
Aquí te presentamos algunas de las escalas de dureza más comunes que se usan en la industria:
- Dureza Brinell: Usa una bola de acero o de un material muy duro llamado carburo de wolframio para hacer una marca. Es buena para materiales no tan duros.
- Dureza Knoop: Mide la dureza haciendo una marca muy precisa con una punta de diamante. Se usa para materiales muy pequeños o capas delgadas.
- Dureza Rockwell: Es una de las más usadas. Emplea una punta de diamante (o una bola de acero) y mide la dureza directamente. Es útil para muchos tipos de materiales y deja una marca muy pequeña.
- Rockwell superficial: Es una versión especial de la prueba Rockwell para medir la dureza de capas muy finas de material, como las de una cuchilla de afeitar.
- Dureza Rosiwal: Mide la resistencia a la abrasión, es decir, cuánto resiste un material a ser desgastado por otro. Se basa en un mineral llamado corindón.
- Dureza Shore: A diferencia de otras, esta no mide la penetración, sino el rebote. Se deja caer una punta sobre el material y se mide qué tan alto rebota. Cuanto más alto rebote, más duro es el material.
- Dureza Vickers: Utiliza una punta de diamante con forma de pirámide. Es muy precisa y se puede usar para materiales blandos y duros, incluso en láminas muy delgadas.
- Dureza Webster: Se usa con máquinas manuales para medir la dureza de piezas grandes o difíciles de manejar, como perfiles largos.
Nanoindentación: Midiendo la dureza a escala diminuta
La nanoindentación es una forma muy avanzada de medir la dureza. Se hace a una escala increíblemente pequeña, ¡a nivel de nanómetros! Para que te hagas una idea, un nanómetro es mil millones de veces más pequeño que un metro.
Esta técnica usa una punta diminuta, a menudo con forma de pirámide de tres lados (llamada penetrador de Berkovich), para presionar el material. Mientras la punta presiona, se mide con mucha precisión la fuerza que se aplica y cuánto se hunde la punta. Esto permite calcular la dureza de materiales muy pequeños o de capas extremadamente finas, como las que se usan en la microelectrónica.
Escalas de dureza en mineralogía
Cuando se estudian los minerales, se usa una escala diferente para medir su dureza, que se basa en la resistencia al rayado.
Escala de Mohs
La Escala de Mohs fue creada por el científico alemán Friedrich Mohs en 1820. Esta escala tiene 10 niveles, donde el número 1 es el material más blando y el 10 es el más duro. Un mineral con un número más alto puede rayar a uno con un número más bajo.
Aquí tienes la lista de minerales en la escala de Mohs:
| Dureza | Material | Composición química |
|---|---|---|
| 1 | Talco (se puede rayar fácilmente con la uña) | Mg3Si4O10(OH)2 |
| 2 | Yeso (se puede rayar con la uña con más dificultad) | CaSO4·2H2O |
| 3 | Calcita (se puede rayar con una moneda de cobre) | CaCO3 |
| 4 | Fluorita (se puede rayar con un cuchillo) | CaF2 |
| 5 | Apatita (se puede rayar difícilmente con un cuchillo) | Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-) |
| 6 | Feldespato (se puede rayar con una cuchilla de acero) | KAlSi3O8 |
| 7 | Cuarzo (raya el acero) | SiO2 |
| 8 | Topacio | Al2SiO4(OH-,F-)2 |
| 9 | Corindón (solo se raya con diamante) | Al2O3 |
| 10 | Diamante (el mineral natural más duro) | C |
Para mediciones más exactas en mineralogía, los expertos también usan las escalas de Rosiwal y Knoop, que dan valores más precisos.
Equivalencias entre escalas de dureza
Como existen diferentes formas de medir la dureza, a veces es útil saber cómo se comparan los resultados entre las distintas escalas. Por ejemplo, la dureza de un material medida en la escala Vickers puede tener una relación con su dureza en la escala Brinell. Esto ayuda a los ingenieros y científicos a entender mejor las propiedades de los materiales, sin importar qué método de prueba se haya usado.
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Véase también
En inglés: Hardness Facts for Kids
- Durómetro
- Anexo:Dureza de los elementos químicos
