Qué es dureza
En química, es un término utilizado para describir una variedad de cualidades y propiedades dependiendo del contexto.
En el campo científico de la ingeniería industrial la dureza de la materia es aplicada a diversas áreas, principalmente las que se encargan de la extracción y el estudio de los componentes de la tierra, en concreto nos referimos a la mineralogía y la geología.
En mineralogía, se utiliza una escala de medición del 1 al 10, en la que el uno es el mineral más fácil de rayar y el 10 el que es imposible de romper con otro material que no sea el mismo. El número 1 es el talco, lo conocemos en la vida cotidiana como un polvo sedoso que en otra presentación se muestra igual de granuloso y fácil de romper y acabar con su durabilidad. A este le siguen el yeso, calcita, fluorita, apatita, feldespato, cuarzo, corindón y finalmente el diamante.
La dureza de la plata está representada por 3,25 en la escala de Mohs. Esta escala se utiliza no solo para definir la dureza de estos elementos, sino también para comparar otros compuestos de la naturaleza que son similares y a estos se les asigna un peldaño entre la escala.
Etimológicamente, la palabra se remonta al inglés antiguo “hearnes”, que hace referencia a «duro».
Dureza de los materiales
La dureza mide la resistencia de un material a la deformación permanente localizada (cambio de forma y tamaño) o a la deformación plástica (tal es la fuerza aplicada al material que este no puede volver a su forma original). Es una propiedad fundamental de los materiales que determina su idoneidad para diversas aplicaciones y procesos de fabricación.
Conocer la dureza de un material es esencial porque permite a los ingenieros seleccionar el material correcto para una aplicación determinada, garantiza que el material pueda resistir las fuerzas a las que estará sujeto y evita daños al material durante su procesamiento y uso.
En general, es una propiedad importante y es esencial en la selección de materiales y procesos de fabricación. La capacidad de medir la dureza utilizando varias escalas brinda a los ingenieros la capacidad de seleccionar materiales adecuados para la construcción y que los productos finales sean óptimos, presentando estabilidad y menor probabilidad de deformación o rompimiento.
Escalas de dureza
Un ensayo de dureza, consiste en presionar un objeto sobre el otro a medir, tomando en cuenta la carga y la medida correcta. Se mide utilizando varias escalas que cuantifican la resistencia del material a la deformación por diferentes medios.
Los medidores de dureza más utilizados son:
La escala de dureza de Mohs asigna un valor a un mineral al probar su capacidad para rayarse o ser rayado por otros minerales. La escala Vickers mide la dureza de indentación (la capacidad de resistir una deformación) de un material, presionando una punta de diamante en la superficie del mismo.
La escala Brinell mide la dureza presionando una bola de carburo de tungsteno en la superficie del material. Y la escala de Rockwell la determina midiendo la profundidad de penetración en la superficie del material bajo una carga conocida.
Diferencia entre dureza, rigidez y resistencia
Estos tres términos, prólogo, prefacio e introducción, son secciones que se ubican al principio de los escritos u obras, pero difieren en objetivos, formas y espacio. En el siguiente cuadro, se detallan sus diferencias:
| Se refiere a la capacidad de un material para resistir la indentación, el rayado o la penetración. | Se refiere a la resistencia de un material a la deformación bajo una carga aplicada. | Se refiere al esfuerzo que soporta un material antes de que se deforme de manera permanente o bien hasta el punto de esfuerzo máximo antes de romperse. |
| Por lo general, se mide en la escala de Mohs, que va de 1 (más suave) a 10 (más duro). | Se mide por el módulo elástico del material, que es la relación entre la tensión y la deformación. | Por lo general, se mide por su límite elástico, resistencia máxima a la tracción o resistencia a la compresión. |
| Por ejemplo, el diamante es el mineral más duro con una calificación de 10, mientras que el talco es el más blando con una calificación de 1. | Un material con un módulo elástico alto es más rígido y requiere más fuerza para deformarse que un material con un módulo elástico bajo. | El límite elástico es la cantidad de tensión que un material puede soportar sin deformación permanente, mientras que la resistencia máxima a la tracción es la tensión máxima que un material puede soportar antes de romperse. |
Ejemplos de dureza
Así como los objetos están compuestos por diferentes materiales, cada material posee un valor de dureza diferente. A continuación, se muestran algunos de estos materiales con su nivel de dureza según diferentes escalas:
