IRAM-IAS U 500-105: Ensayo de Dureza Rockwell en Acero (Escalas B y C)

NORMA
ARGENTINA
IRAM-IAS
U 500-105*
00000-0
97
Diciembre de 1976**
Acero
Método de ensayo de
dureza Rockwell, escalas B y C
*
Corresponde a la revisión parcial de la edición de noviembre de 1957 de la
norma IRAM 105
** Reimpresión de noviembre de 2000
Referencia Numérica:
IRAM-IAS U 500-105:1976
IRAM 2000
No está permitida la reproducción de ninguna de las partes de esta publicación por
cualquier medio, incluyendo fotocopiado y microfilmación, sin permiso escrito del IRAM.
IRAM-IAS U 500-105:1976
Prefacio
El Instituto Argentino de Normalización (IRAM) es una asociación
civil sin fines de lucro cuyas finalidades específicas, en su carácter
de Organismo Argentino de Normalización, son establecer normas
técnicas, sin limitaciones en los ámbitos que abarquen, además de
propender al conocimiento y la aplicación de la normalización
como base de la calidad, promoviendo las actividades de
certificación de productos y de sistemas de la calidad en las
empresas para brindar seguridad al consumidor.
IRAM es el representante de la Argentina en la International
Organization for Standardization (ISO), en la Comisión
Panamericana de Normas Técnicas (COPANT) y en el Comité
MERCOSUR de Normalización (CMN).
Esta norma IRAM es el fruto del consenso técnico entre los
diversos sectores involucrados, los que a través de sus
representantes han intervenido en los Organismos de Estudio de
Normas correspondientes.
Esta norma fue estudiada en el marco del Convenio con el Instituto
Argentino de Siderurgia (IAS).
Informe técnico
Esta norma corresponde a la revisión de la norma IRAM 105, edición
de noviembre de 1957. Durante la revisión, teniendo en cuenta las características de los aceros para los cuales se utiliza la dureza Rockwell
y la dureza Rockwell superficial, se resolvió desdoblarla tratando en
esta norma el método de ensayo de dureza Rockwell para acero escalas B y C, y en otra, la norma IRAM-IAS U 500-11, el método de ensayo de dureza Rockwell para aceros escalas N y T.
Algunas de las modificaciones introducidas en esta norma con relación
a la norma IRAM 105 son las siguientes:
a) se modifica la tolerancia del ángulo de cono y se establece el
error de coaxilidad entre el eje del cono y el eje del penetrador cónico;
b) se indica la condición geométrica de la superficie del cono con
respecto a la superficie esférica de la punta del penetrador cónico;
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IRAM-IAS U 500-105:1976
c) se establece el estado superficial del penetrador y la dureza de
la bolilla de acero;
d) se especifica claramente el rango de temperatura dentro del cual
deben realizarse los ensayos normales y los que deben realizarse
bajo condiciones controladas;
e) se especifican nuevas tolerancias para la carga inicial y total y se
establece el tiempo de supresión de la carga adicional según que
los materiales presenten o no, bajo condiciones de ensayo, deformación plástica dependiente del tiempo;
f) se indica de acuerdo al espesor de la probeta qué escala debe
utilizarse;
g) se indica el método de verificación de las máquinas de ensayo
de dureza Rockwell y el calibrado de bloques patrones.
Esta norma se corresponde totalmente con la norma ISO R 80/69 Rockwell hardness test (B and C scales) for steel.
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IRAM-IAS U 500-105:1976
Índice
Página
1 NORMAS PARA CONSULTA ...................................................................... 7
2 OBJETO ....................................................................................................... 7
3 METODOS DE ENSAYO.............................................................................. 7
4 ANEXOS....................................................................................................... 12
ANEXO A (informativo)..................................................................................... 13
ANEXO B (informativo)..................................................................................... 14
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IRAM-IAS U 500-105:1976
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IRAM-IAS U 500-105:1976
Acero
Método de ensayo de
dureza Rockwell, escalas B y C
Tabla 1 - Ensayo con cono de diamante
(Rockwell C)
1 NORMAS PARA CONSULTA
Para la aplicación de esta norma no es necesaria la consulta específica de ninguna otra.
2 OBJETO
Establecer el método de ensayo de dureza
Rockwell de los aceros, para escalas B y C.
3 MÉTODOS DE ENSAYO
3.1 Fundamento
3.1.1 El ensayo consiste en aplicar en dos
operaciones, sobre la superficie del material, un
penetrador normalizado con forma de cono o
bolilla y medir el incremento e de la profundidad
de penetración, en las condiciones establecidas
en esta norma.
Símbolo
Designación
α
Angulo del cono de diamante (120º)
R
Radio de curvatura de la punta del cono
(0,200 mm)
F0
Carga inicial = 10 kgf
F1
Carga adicional = 140 kgf
F
Carga total = F0 + F1 = 10 + 140 = 150 kgf
e0
Profundidad de penetración con la carga inicial antes de aplicar la carga adicional
e1
Incremento de la profundidad de penetración
aplicando la carga adicional
e
Incremento permanente de la profundidad de
penetración bajo la carga inicial, luego de suprimir la carga adicional; este incremento debe expresarse en unidades de 0,002 mm
HRC
Dureza Rockwell C = 100 - e
Tabla 2 - Ensayo con bolilla de acero
(Rockwell B)
3.1.2 La unidad de medida de e es 0,002 mm,
de la cual se deduce un número conocido como
dureza Rockwell (ver 4.3).
Símbolo
Designación
3.2 Símbolos y designaciones
D
Diámetro de la bolilla = 1,587 5 mm
3.2.1 Los símbolos y designaciones de los
elementos usados en este ensayo se indican
en las tablas 1 y 2 y figuras 1 y 2.
F0
Carga inicial = 10 kgf
F1
Carga adicional = 90 kgf
F
Carga total = F0 + F1 = 10 + 90 = 100 kgf
3.2.2 El símbolo de dureza Rockwell se indica
con las letras HR, precedidas por el valor de la
dureza y, a continuación, se coloca la letra que
indica la escala:
e0
Profundidad de penetración con la carga inicial antes de aplicar la carga adicional
e1
Incremento de la profundidad de penetración
aplicando la carga adicional
e
Incremento permanente de la profundidad de
penetración bajo la carga inicial, luego de suprimir la carga adicional; este incremento debe expresarse en unidades de 0,002 mm
Ejemplo: 60 HRC indica un valor de dureza
Rockwell 60, medido con escala C.
HRB
Dureza Rockwell B = 130 - e
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IRAM-IAS U 500-105:1976
Figura 1
Figura 2
8
IRAM-IAS U 500-105:1976
3.3 Requisitos del penetrador
3.3.1 Penetrador cónico (escala C)
3.3.1.1 El penetrador cónico es un diamante
con forma de cono circular, recto, con la punta
redondeada. El ángulo del cono de diamante
es de 120º ± 0,5º y su eje debe coincidir con el
eje del penetrador dentro de 0,5º. La punta del
cono es esférica, con un radio de 0,200 mm y
su perfil no debe diferir en más de 0,002 mm
del perfil teórico. La superficie del cono debe
ser tangente a la superficie esférica de la
punta.
NOTA - La forma y el valor del radio de la punta del
penetrador tienen efectos importantes sobre el valor
de la dureza Rockwell. La anisotropía de los diamantes hace difícil el mecanizado del penetrador a
las formas simétricas precisas y, por esta razón, es
necesario comparar el comportamiento del penetrador con el de otro aprobado en varios niveles de dureza por medio de bloques patrones.
3.3.1.2 El penetrador debe estar libre de
grietas u otros defectos superficiales.
3.4.2 Durante la ejecución del ensayo deben
evitarse choques y/o vibraciones de la máquina de ensayo.
3.4.3 El penetrador, en posición normal, y en
contacto con la superficie a ensayar, se somete sin choques ni vibraciones a la carga inicial:
F0 = 10 kgf ± 0,2 kgf
debiendo prestarse atención en esta operación, a no sobrepasar dicha carga.
3.4.4 El dial del indicador (calibrador de profundidad), se coloca en la posición inicial de la
escala y se incrementa la carga sin choques ni
vibraciones, en un lapso de 2 s a 8 s, con el
valor de la carga adicional F1, obteniendo de
esta forma la carga total
F = F0 + F1 =
15 kgf ± 0,9 kgf
(penetrador cónico) escala C
100 kgf ± 0,65 kgf
(penetrador cónico) escala B
3.3.2 Penetrador esférico (escala B)
3.3.2.1 El penetrador esférico es una bolilla de
acero endurecida y pulida, de diámetro igual a
1,587 5 mm ± 0,0035 mm.
3.3.2.2 La dureza de la bolilla debe ser, como
mínimo, de 850 HV 10, teniendo en cuenta la
curvatura de la bolilla. El valor máximo de la
diagonal promedio, realizada con un penetrador Vickers con 10 kgf es 0,141 mm.
3.3.2.3 La bolilla debe estar pulida y libre de
defectos superficiales. La bolilla que después
de un ensayo presente deformación que exceda la tolerancia establecida en 3.3.2.1, o defectos superficiales, debe ser eliminada y el
ensayo correspondiente invalidado.
3.4 Procedimiento y requisitos de ensayo
3.4.1 El ensayo normalmente se realiza en un
ambiente cuya temperatura esté comprendida
entre 0ºC y 40ºC. Cuando el ensayo deba realizarse bajo condiciones controladas, la temperatura debe ser de 20ºC ± 2ºC.
3.4.5 Luego, manteniendo la carga parcial F0,
se suprime la carga adicional F1 en la forma
siguiente:
a) para materiales que, bajo las condiciones de ensayo, no presentan deformación
plástica dependiente del tiempo, F1 se suprime dentro de los 2 s después que el indicador se detiene;
b) cuando se utilice la escala C, los materiales que bajo las condiciones de ensayo
presenten deformación plástica dependiente del tiempo, F1 se suprime entre los
5 s a 6s, después que el indicador comienza a moverse;
c) cuando se utilice la escala B, los materiales que bajo las condiciones de ensayo
presenten deformación plástica dependiente del tiempo, F1 se suprime entre los
6 s a 8 s, después que el indicador comienza a moverse;
b) en casos especiales, cuando el material
bajo las condiciones de ensayo, presente
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IRAM-IAS U 500-105:1976
una considerable deformación plástica dependiente del tiempo, F1 se suprime entre
los 20 s y 25 s después que el indicador
comienza a moverse.
3.4.6 El incremento permanente de la profundidad de penetración e se lee en el indicador y
de este valor se deduce el número de dureza
Rockwell. El indicador debe tener una precisión de ± 0,5 de la unidad de la escala (por
ejemplo ± 0,001 mm). La mayoría de los diales
poseen escalas que dan directamente el número de dureza Rockwell.
3.4.7 La superficie a ensayar debe ser suficientemente lisa y plana, y libre de óxidos y
materias extrañas. Al prepararla, debe evitarse
que se produzcan modificaciones en el material por calentamientos o trabajos en frío.
3.4.8 En los ensayos realizados sobre superficies cilíndricas se deben aplicar las correcciones establecidas en las tablas 3 y 4. Las
condiciones y correcciones de los ensayos sobre superficies esféricas o cóncavas deben
establecerse por convenio previo.
3.4.9 La pieza o probeta a ensayar debe apoyarse sobre un soporte rígido, de forma que no
se produzcan desplazamientos durante el ensayo. Las superficies en contacto deben estar
limpias y libres de materias extrañas (escamas, aceite, rebabas, etc.).
3.4.9.1 La pieza o probeta a ensayar se coloca en forma que evite esfuerzos laterales al
penetrador. La superficie del soporte debe ser
pulida, estar libre de porosidades y tener una
dureza mínima de 700 HV 10.
3.4.9.2 Las piezas o probetas cilíndricas se
ensayan sobre soportes en forma de V o sistema equivalente, prestando atención al centrado y a la correcta alineación del penetrador
con los distintos elementos de apoyo.
3.4.9.3 Después de cada cambio o retiro del
penetrador o soporte, debe asegurarse que el
nuevo penetrador o soporte esté correctamente montado en su alojamiento. Se invalidan las dos primeras lecturas, dado que el penetrador se asentará bajo la carga de prueba,
dando resultados erróneos.
Tabla 3 - Correcciones que deben agregarse a los valores de
dureza Rockwell C, obtenidos en probetas cilíndricas
HRC
Diámetro de probeta cilíndrica
6 mm
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
3,0
2,5
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
10 mm
13 mm
16 mm
19 mm
22 mm
25 mm
32 mm
38 mm
3,0
2,5
2,0
2,0
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
3,0
2,5
2,0
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
2,5
2,5
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
2,0
2,0
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1,5
1,5
1,5
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
1,5
1,0
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0
1,0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0
0
0
0
1,0
1,0
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0
0
0
0
0
NOTA - Las correcciones mayores de 3 HRC no son consideradas aceptables y, por lo tanto, no se incluyen en la
tabla. Para los diámetros no indicados en la tabla las correcciones pueden ser obtenidas por interpolación lineal.
10
IRAM-IAS U 500-105:1976
Tabla 3 - Correcciones que deben agregarse a los valores de
dureza Rockwell B, obtenidos en probetas cilíndricas
HRB
Diámetro de probeta cilíndrica
6 mm
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
5,0
4,0
3,5
10 mm
5,0
4,0
3,5
3,0
2,5
13 mm
16 mm
19 mm
22 mm
25 mm
5,0
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
5,0
4,5
4,5
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,5
4,5
4,0
4,0
3,5
3,0
3,0
2,5
2,0
1,5
1,5
1,0
3,5
3,5
3,5
3,0
2,5
2,5
2,0
2,0
1,5
1,5
1,0
3,0
3,0
3,0
2,5
2,5
2,0
2,0
1,5
1,5
1,0
0,5
NOTA - Las correcciones mayores de 5 HRB no son consideradas aceptables y, por lo tanto, no se incluyen en
la tabla.
3.4.10 El espesor de la probeta o pieza de
ensayo en la zona de medición debe ser, como mínimo, 10 veces el incremento permanente de la profundidad de penetración e:
Penetrador cónico e = (100 - HRC) x 0,002; y
Penetrador esférico e = (130 - HRB) x 0,002;
y luego de realizado el ensayo la superficie
opuesta de la probeta o pieza de ensayo no
debe presentar deformación o marcas visibles.
3.4.11 Salvo convenio previo, la distancia entre centros de dos impresiones adyacentes
debe ser, como mínimo, 4 veces el diámetro
de la impresión y la distancia desde el centro
de una impresión al borde de la probeta debe
ser, como mínimo, 2,5 veces el diámetro de la
impresión y no menor de 3 mm.
3.4.13 El penetrador se debe controlar frecuentemente; cuando se verifica irregularidad
en su forma, debe cambiarse y el ensayo realizado debe ser invalidado.
NOTAS
1) No existe un procedimiento para convertir adecuadamente la dureza Rockwell a otras escalas de
dureza del material. El uso de las tablas de conversión existentes se debe evitar, excepto en casos especiales en los que se han realizado ensayos comparativos y se tiene una base cierta sobre valores de
conversión.
2) La verificación de las máquinas de ensayo de dureza Rockwell y el calibrado de bloques patrones se
realiza según las normas IRAM correspondientes (ver
4.1 y 4.2).
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IRAM-IAS U 500-105:1976
4 Anexos
4.1 Mientras no se cuente con una norma IRAM sobre verificación de máquinas de ensayo de dureza Rockwell, se usará la norma ISO R ... (actual Draft ISO Nº 928).
4.2 Mientras no se cuente con una norma IRAM sobre calibrado de bloques patrones para máquinas
de ensayo de dureza Rockwell, se usará la norma ISO R ... (actual Draft ISO Nº 929).
4.3 Si bien, teniendo en cuenta lo establecido por el Sistema Métrico Legal Argentino (SIMELA), los
valores de carga debieran expresarse en newton, por el momento se ha respetado la situación real
existente con el instrumento de ensayo actualmente en uso y porque además, en este caso, influye el
error que se comete al tomar 1 kgf igual a 10 N, o sus respectivos valores múltiplos o submúltiplos. A
medida que el instrumental se vaya renovando y esté calibrado para unidades SI, se irá haciendo la
sustitución correspondiente.
12
IRAM-IAS U 500-105:1976
Anexo A
(informativo)
BIBLIOGRAFÍA
En la revisión de esta norma se han tenido en cuenta los antecedentes siguientes:
ISO -
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION
ISO R 80/69 - Rockwell hardness test (B and C scales) for steel
COPANT - COMISIÓN PANAMERICANA DE NORMAS TÉCNICAS
COPANT R 5/62 - Ensayo de dureza Rockwell para acero (escalas B y C)
AFNOR - ASSOCIATION FRANÇAISE DE NORMALISATION
AFNOR NF A 03-153/65 - Essai de dureté Rockwell de l'acier
ASTM -
AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS
ASTM A 370/74 - Mechanical testig of steel products
ASTM E 18 - Test for Rockwell hardness and Rockwell superficial hardness of
metallic materials
BSI -
BRITISH STANDARDS INSTITUTION
BS 891/62 Part 1 - Method for Rockwell hardness test
DNA -
DEUTSCHER NORMENAUSSCHUS
DIN 50 103/72 - Ensayo de dureza Rockwell
IRANOR - INSTITUTO NACIONAL DE RACIONALIZACIÓN Y NORMALIZACIÓN
UNE 7-053-73 - Ensayo de dureza en productos de acero por el método Rockwell
UNI -
ENTE NAZIONALE ITALIANO DI UNIFICAZIONE
UNI 562/61 - Prova di dureza Rockwell
IRAM -
INSTITUTO ARGENTINO DE RACIONALIZACION DE MATERIALES
IRAM 105/57 - Método de ensayo de dureza Rockwell para materiales metálicos
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IRAM-IAS U 500-105:1976
Anexo B
(informativo)
La revisión de esta norma ha estado a cargo de los organismos respectivos, integrados en la forma
siguiente:
Comisiones de ensayos mecánicos 4, 5 y 6 de la 3a. Convención Nacional para Racionalizar el
Consumo de Aceros
Comité de Normalización del IAS
Subcomité de Nomenclatura, Símbolos y Ensayos del IRAM
Integrante
Representa a:
Sr. Rodolfo ACHILLE
Ing. Martín AZCONA
Ing. Aldo BATTAGLIESE
Ing. Domingo BIBARD
Ing. Carlos A. DE LEÓN
Ing. Fernando DELGADO
Sr. Marcelo DRAGÁN
Sr. Horacio ESPERÓN
Ing. Juan C. FERA
Sr. Domingo FERNÁNDEZ
Ing. Héctor O. GARDELLA
Ing. Carlos HERNÁNDEZ
Ing. Oliva HERNÁNDEZ
Ing. Blas LATERZA
Téc. Germán LÓPEZ
Ing. José F. LÓPEZ
Ing. Leonardo R. MACLIS
Dr. Enrique MIRÓ
Ing. Julio MORELLI
Ing. Carlos OPPICI
Ing. Luis PONCE DE LEÓN
Sr. Jorge RIVERA
Sr. Atilio SANGUINETTI
Dr. Carlos E. SOLIVEREZ
Ing. Julián TYCHOJKIJ
Lic. Rubén VALES
OBRAS SANITARIAS DE LA NACION
CIS (ALTOS HORNOS ZAPLA)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE BUENOS AIRES
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL
CIS (ACEROS OHLER S.A.)
CIS (ALTOS HORNOS ZAPLA)
SUBSECRETARIA DE OBRAS PUBLICAS
ADEFA (MERCEDES BENZ ARGENTINA)
ADEFA (FIAT CONCORD)
CENTRO DE INDUSTRIALES SIDERÚRGICOS
CIS (PROPULSORA SIDERÚRGICA S.A.I.C.)
DÁLMINE SIDERCA S.A.I.C.
ADEFA (CITROËN ARGENTINA)
INSTITUTO ARGENTINO DE SIDERURGIA
FAB. MIL. ARMAS PORTÁTILES "D. M."
INSTITUTO ARGENTINO DE SIDERURGIA
CIS (ALTOS HORNOS ZAPLA)
CLIMA (FORTUNY HNOS. Y CÍA. S.A.)
ADEFA (FORD MOTOR ARGENTINA S.A.)
CORPORACIÓN DE EMPRESAS NACIONALES
CIS (DÁLMINE SIDERCA S.A.I.C.)
ACINDAR S.A.
FERROCARRILES ARGENTINOS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY
INSTITUTO ARGENTINO DE RACIONALIZACIÓN DE MATERIALES
ADEFA (GENERAL MOTORS ARGENTINA)
COMITÉ GENERAL DE NORMAS (C.G.N.)
Dr. E.J. BACHMANN
Dr. E. CATALANO
Ing. D.L. DONEGANI
Ing. Agr. J.A. FERNÁNDEZ
Dr. J. GARCÍA FERNÁNDEZ
Dr. A. GROSSO
Ing. A. KLEIN
vc. - 24.11.2000
14
Ing. S. MARDYKS
Prof. M.P. MESTANZA
Dr. E. MIRÓ
Prof. M. RODRÍGUEZ
Ing. G. SCHULTE
Ing. M. WAINSZTEIN
CDU 669.14:620.178.152.42