Por qué esto es importante

La dureza es el indicador mecánico más simple de la resistencia, la calidad de la microestructura y, en servicio agrio, la susceptibilidad al agrietamiento por tensión de sulfuros. Para las forjas de accesorios y bridas, cuatro ensayos de dureza son los predominantes: Brinell, Vickers (macro y micro), Rockwell y el método portátil UCI. Cada uno está regido por una norma de la serie ASTM E y cada uno tiene un ámbito de aplicación específico. Los compradores que eligen el método incorrecto obtienen resultados que no pueden defender en la aceptación. Esta guía de ensayos de dureza en forjas explica Brinell, UCI, Vickers y Rockwell para que el comprador especifique la prueba correcta desde el principio.

Una estrategia correcta de ensayos de dureza en forjas combina la precisión de banco con la verificación portátil.

Explicación método por método

Brinell — ASTM E10. Se presiona una bola de carburo de tungsteno de 10 mm sobre la superficie con cargas de 500–3000 kgf. El diámetro de la huella se mide ópticamente y se convierte en un Número de Dureza Brinell (HBW). La huella grande promedia la microestructura gruesa de la forja, por lo que Brinell es el método predeterminado para accesorios forjados, bridas y piezas fundidas. El máximo típico para servicio agrio según NACE MR0175 es 250 HBW para el metal base de acero al carbono.

Vickers — ASTM E92 (macro) y ASTM E384 (micro). Una pirámide de diamante (ángulo de 136°) deja una huella cuadrada bajo cargas desde 1 gf (microdureza) hasta 120 kgf. La diagonal se mide ópticamente. Vickers se prefiere para recorridos a través de soldaduras (inspecciones de la ZAC) y para secciones delgadas — NACE MR0175 especifica HV 10 o HV 5 para recorridos de dureza en soldaduras.

Rockwell — ASTM E18. Se presiona un cono de diamante (Brale, escala C) o una bola de acero (escala B) bajo una carga menor + mayor; la diferencia de profundidad se lee directamente en HRC o HRB. El más rápido de los ensayos de banco, no requiere medición óptica. NACE MR0175 expresa el límite del acero al carbono como 22 HRC para el metal base. HRC no es adecuado para la microestructura gruesa de la forja porque la pequeña huella puede incidir en un solo grano.

UCI — ASTM A1038. Impedancia de Contacto Ultrasónica: un diamante Vickers en la punta de una varilla vibratoria. Al presionar contra la superficie, el área de contacto desplaza la frecuencia de resonancia de la varilla; el instrumento convierte el desplazamiento en un número Vickers. Portátil, deja una huella diminuta, ideal para ensayos in situ de bridas instaladas o forjas grandes que no caben en un probador de banco. La preparación de la superficie (rectificado hasta ~Ra 1.6) es crítica; UCI se corrige con referencia contra una muestra conocida.

Cuándo usar cada uno en forjas

Cuerpo de forja en bruto, pieza terminada, control de calidad en laboratorio: Brinell (E10).
Inspección de la ZAC de la soldadura para servicio agrio: Vickers HV 10 o HV 5 (E92), según NACE MR0175.
Ensayo rápido de aceptación en piezas pequeñas: Rockwell C (E18).
Verificación en campo en piezas instaladas/de gran tamaño: UCI (A1038), correlacionado con Vickers.
Recubrimientos finos, chapados, profundidad de capa: Microdureza (E384).

Errores comunes de los compradores

Especificar "22 HRC" en una forja gruesa donde la huella cae dentro de un solo grano de ferrita y da una lectura baja.
Confundir HBW (bola de carburo de tungsteno, ASTM E10) con el antiguo HBS (bola de acero) — el Brinell moderno es HBW.
Aceptar una sola lectura de dureza; ASTM E10 requiere el promedio de múltiples huellas en ubicaciones separadas.
Usar UCI sin un bloque de calibración de material similar — bloque incorrecto, lectura incorrecta.
Ignorar el estado de la superficie: cascarilla, capa descarburada o pintura sesgan la dureza a la baja.

Lista de verificación para el comprador

[ ] Método nombrado con su norma ASTM
[ ] Número de huellas por pieza indicado (p. ej., 3 por superficie)
[ ] Plan de muestreo: por pieza o por colada
[ ] Requisito de preparación de la superficie (p. ej., descarburación eliminada hasta 0.5 mm)
[ ] Para servicio agrio: recorrido Vickers HV 10 a través de soldadura + ZAC + base
[ ] Referencia del bloque de calibración para UCI
[ ] Límite de aceptación citado de la especificación del proyecto o NACE MR0175

Cláusula de ejemplo para orden de compra

"Ensayo de dureza según ASTM E10 (Brinell HBW) en cada cuerpo de brida forjada, mínimo 3 huellas con separación de 120° en la cara posterior. Máximo 197 HBW para el metal base de acero al carbono ASTM A105. Para artículos de servicio agrio según NACE MR0175 / ISO 15156-2, realizar un recorrido Vickers HV 10 a través de la soldadura, la ZAC y el metal base; máximo 250 HV 10. UCI según ASTM A1038 aceptable para verificación en campo con bloque de calibración de material coincidente."

Nuestras bridas forjadas y forjas no estándar se envían con resultados Brinell en el MTC; los accesorios de tubería soldados a tope sin costura para servicio agrio incluyen recorridos Vickers. Solicite un informe de muestra en nuestra página de consultas o revise los informes de ensayo archivados en la biblioteca de certificados.

Fuentes

ASTM E18 Rockwell (PDF abierto): https://repositorio.uisek.edu.ec/bitstream/123456789/2680/3/ASTM_E18-15.pdf
TestMetals — resumen de E10 / E18 / E92 / E384: https://www.testmetals.com/hardness-testing
Quality Magazine — dureza portátil incl. UCI: https://www.qualitymag.com/articles/91267-portable-hardness-testing-methods
NextGen resumen: https://www.nextgentest.com/blog/brinell-rockwell-vickers-or-microhardness-which-test-makes-sense-for-your-application/
Regla de dureza NACE MR0175 (resumen de Octalsteel): https://www.octalsteel.com/wp-content/uploads/2017/10/NACE-MR0175-ISO15156-specification.pdf