Microdureza
La microdureza permite evaluar propiedades mecánicas locales en regiones pequeñas de un material mediante la formación de una huella microscópica con un penetrador piramidal.
Es una técnica fundamental en el análisis de metales, cerámicos, compuestos, recubrimientos y biomateriales.
Introducción
La dureza por microindentación mide la resistencia del material a la deformación plástica mediante la aplicación de cargas bajas (tip. 10 g – 1 kg).
La huella se observa mediante microscopía óptica y sus dimensiones permiten calcular el valor de dureza.
Escala típica:
- Longitud de huella: ~20–200 μm
- Profundidad relativa: del orden de micras
La técnica es ideal para:
- Microestructuras heterogéneas
- Fases individuales
- Capas delgadas (algunas decenas de micras)
- Zonas afectadas térmicamente
- Cerámicos frágiles
- Secciones pequeñas o puntuales
Penetradores en Microdureza
Técnicas principales: - Vickers - Knoop
Vickers
- Pirámide cuadrada
- Ángulo entre caras: 136°
- Produce una huella simétrica
- Profundidad ≈ 1/7 de la diagonal
- Menos sensible a irregularidades superficiales
- Permite correlación con la macro-dureza Vickers (HV)
La dureza Vickers se define como:
[HV = \frac{1.854\, F}{d^{2}}]
donde:
- F = carga aplicada (kgf)
- d = diagonal promedio (mm)
Knoop
- Pirámide alargada con relación de diagonales 7:1
- Huella más superficial
- Ideal para:
- Recubrimientos delgados
- Materiales frágiles
- Bordes o regiones muy estrechas
- Zonas donde la penetración profunda es crítica
La dureza Knoop se define como:
[ HK = \frac{14.23\, F}{L^{2}} ]
donde:
- L = diagonal mayor de la huella (mm)
Comparación Vickers vs Knoop
Comparación
- La profundidad de Vickers es aproximadamente doble que la obtenida con Knoop bajo la misma carga.
- La diagonal Vickers es aproximadamente 1/3 de la diagonal mayor de Knoop.
- La relación entre diagonales (a/b) es ~7:1 para Knoop.
- Vickers permite mejor evaluación general, pero Knoop domina en:
- Recubrimientos
- Vidrios
- Cerámicos
- Materiales frágiles
- Zonas angostas
Preparación de la muestra
Requisitos típicos para microindentación:
- Pulido espejo (hasta 0.05 μm, si es posible)
- Superficie plana y perpendicular al penetrador
- Evitar redondeo de bordes
- Eliminar deformación mecánica residual
- Evitar zonas de contaminación
Una mala preparación genera:
- Huellas asimétricas
- Longitudes alteradas
- Dureza incorrecta
Observación de microhuellas
Zonas típicas en microestructura ferrosa:
- 1 → carburos (mayor dureza)
- 2 → perlita (dureza intermedia)
- 3 → ferrita (menor dureza)
Esto ilustra perfectamente cómo la microdureza permite mapear heterogeneidad microestructural.
Aplicaciones de la Microdureza
Dentro del PDF se incluyen ejemplos como:
Películas electrodepositadas
Comparación entre zonas con diferente tamaño de grano (fino y grueso).
La dureza aumenta al disminuir el tamaño de partícula, siguiendo la tendencia de Hall–Petch.
Materiales multipfase
Dureza individual de:
- Carburos
- Perlita
- Ferrita
Cerámicos
Valores elevados → huellas muy pequeñas → preferencia por Knoop.
Recubrimientos
Knoop es especialmente útil por su profundidad reducida.
Fuentes típicas de error
- Mala calibración del microscopio
- Superficies con relieve (no planas)
- Cargas demasiado bajas (mayor dispersión)
- Vibraciones
- Deformación elástica recuperada
- Penetrador dañado o gastado
Imágenes por agregar
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vickers-huella.pngknoop-huella.pngcomparacion-vickers-knoop.pngmicroestructura-fases.pngelectrodeposicion-microdureza.png
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9. Bibliografía Sugerida
- ASTM E384 – Standard Test Method for Microindentation Hardness
- Callister & Rethwisch – Materials Science and Engineering
- Dieter – Mechanical Metallurgy
- ASM Handbook – Mechanical Testing