Las pruebas de dureza por indentación se utilizan en ingeniería mecánica para determinar la dureza de un material a la deformación. Existen varias de estas pruebas, en las que el material examinado se sangra hasta que se forma una impresión; estas pruebas se pueden realizar a escala macroscópica o microscópica.
Cuando se prueban metales, la dureza de la indentación se correlaciona aproximadamente de manera lineal con la resistencia a la tracción , [1] pero es una correlación imperfecta a menudo limitada a pequeños rangos de resistencia y dureza para cada geometría de indentación. Esta relación permite pruebas no destructivas económicamente importantes de entregas de metal a granel con equipos livianos e incluso portátiles, como los probadores de dureza Rockwell portátiles.
Se utilizan diferentes técnicas para cuantificar las características del material a escalas más pequeñas. La medición de las propiedades mecánicas de materiales, por ejemplo, de películas delgadas , no se puede realizar utilizando ensayos de tracción uniaxiales convencionales . Como resultado, se han desarrollado técnicas que prueban la "dureza" del material mediante sangría en un material con una impresión muy pequeña para intentar estimar estas propiedades.
Las medidas de dureza cuantifican la resistencia de un material a la deformación plástica. Las pruebas de dureza por indentación componen la mayoría de los procesos utilizados para determinar la dureza del material y se pueden dividir en tres clases: pruebas de macro, micro y nanoindentación . [2] [3] Las pruebas de microindentación suelen tener fuerzas inferiores a 2 N (0,45 lb f ). Sin embargo, la dureza no puede considerarse una propiedad fundamental del material. [ cita requerida ] Las pruebas de dureza clásicas generalmente crean un número que puede usarse para proporcionar una idea relativa de las propiedades del material. [3] Como tal, la dureza solo puede ofrecer una idea comparativa de la resistencia del material a la deformación plástica, ya que las diferentes técnicas de dureza tienen diferentes escalas.
La definición de dureza basada en la ecuación es la presión aplicada sobre el área de contacto entre el penetrador y el material que se está probando. Como resultado, los valores de dureza se informan típicamente en unidades de presión, aunque esta es solo una presión "verdadera" si el penetrador y la interfaz de la superficie son perfectamente planos. [ cita requerida ]
La sangría instrumentada básicamente sangra una punta afilada en la superficie de un material para obtener una curva de fuerza-desplazamiento. Los resultados proporcionan mucha información sobre el comportamiento mecánico del material, incluida la dureza , por ejemplo, los módulos elásticos y la deformación plástica . Un factor clave de la prueba de indentación instrumentada es que la punta debe controlarse mediante fuerza o desplazamiento que se puede medir simultáneamente a lo largo del ciclo de indentación. [4] La tecnología actual puede realizar un control de fuerza preciso en una amplia gama. Por lo tanto, la dureza se puede caracterizar en muchas escalas de longitud diferentes, desde materiales duros como la cerámica hasta materiales blandos como los polímeros.