Calculadora del número de dureza Brinell – Ensayo de materiales

El ensayo de dureza Brinell es uno de los métodos más antiguos y más utilizados para medir la dureza de metales y aleaciones. En ciencia de materiales, la dureza es la medida de la resistencia de un material a la deformación plástica permanente; concretamente, a que un cuerpo más duro se introduzca en su superficie. El ensayo Brinell cuantifica esa resistencia presionando una bola de acero endurecido o de carburo de tungsteno, de diámetro especificado, contra la superficie del material bajo una carga controlada y midiendo después el diámetro de la huella circular resultante. El ensayo fue presentado por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900 como un método rápido y práctico para el control de calidad de los metales. Sigue recogido en normas internacionales como ASTM E10 e ISO 6506, y es especialmente adecuado para materiales de grano grueso como hierro fundido, aleaciones de aluminio y piezas forjadas que podrían dañarse o dar resultados engañosos con métodos de microindentación. El número de dureza Brinell se calcula con la fórmula: BHN = 2F / (π × D × (D − √(D² − d²))), donde F es la carga aplicada en kilogramos-fuerza (kgf), D es el diámetro de la bola penetradora en milímetros y d es el diámetro medido de la huella en milímetros. El denominador calcula el área superficial curva de la huella en función de la geometría de un casquete esférico, y al dividir la carga por esa área se obtiene la dureza en unidades de kgf/mm², que convencionalmente se escribe como HB. Las condiciones estándar de ensayo se especifican en las normas correspondientes. La combinación más común es una bola de 10 mm con una carga de 3000 kgf para acero y hierro fundido (relación fuerza/diámetro F/D² = 30), una bola de 10 mm con 1000 kgf para aleaciones más ligeras como el aluminio (F/D² = 10) y una bola de 5 mm con 250 kgf para secciones delgadas. La carga debe aplicarse de forma estable durante 10–15 segundos y mantenerse el tiempo de permanencia especificado, normalmente 10–15 segundos para el acero. Los rangos típicos de dureza Brinell ayudan a interpretar los resultados. Los metales blandos puros como el cobre o el aluminio suelen medir 20–100 HB. Los aceros de medio carbono en estado normalizado se sitúan entre 130–200 HB. Los aceros aleados de alta resistencia, templados y revenidos, pueden alcanzar 300–450 HB. La escala Brinell suele limitarse a materiales por debajo de unos 450 HB porque los materiales más duros tienden a aplastar la bola penetradora en lugar de la probeta. La dureza Brinell se correlaciona de forma empírica con otras escalas de dureza y con la resistencia última a tracción. Una aproximación común para los aceros es UTS (MPa) ≈ 3.45 × BHN, válida para aceros en el rango de 100–400 HB. Esta relación se usa en fundiciones y fabricación para una evaluación rápida de calidad sin realizar un ensayo de tracción completo. El ensayo Brinell también es valioso porque la huella de gran área promedia rasgos microestructurales como inclusiones, porosidad y límites de grano, proporcionando un valor de dureza global representativo.