El número después de HV es una fuerza de ensayo en kilogramos, y la norma lo dice en una fórmula

Esta página no da consejos sobre ensayos de dureza, preparación de probetas ni medición, y no convierte nada: aquí no aparece ninguna relación entre HV y otra escala de dureza o un valor de resistencia, porque no leímos ninguna tabla de conversión. No surgió de una pregunta de foro; procede de la cola que se armó la última vez contando todos los números de norma que este sitio ha citado. Las herramientas de navegador que usamos normalmente siguen sin estar disponibles.

Qué documento, y cuánto pudimos leer

La norma es la ISO 6507-1, método de ensayo de dureza Vickers, quinta edición de 2023, elaborada por el ISO/TC 164 de ensayos mecánicos de metales, subcomité 3 de ensayos de dureza, en colaboración con un comité europeo en el marco del Acuerdo de Viena. El artículo anterior procedía del subcomité 1 del mismo comité técnico, sobre las máquinas que miden fuerza; este es el subcomité vecino, y esa página se enlaza en lugar de repetirse.

El prólogo merece una línea aparte. Esta edición, junto con otra norma publicada el mismo año, anula y sustituye a tres documentos. Dos normas absorben tres, y el campo de aplicación se amplía a recubrimientos metálicos y otros recubrimientos inorgánicos.

La vista previa gratuita tiene doce páginas y se detiene en el apartado 7. No leímos el procedimiento, los requisitos del informe de ensayo ni ningún anexo. En concreto, el subapartado que muestra cómo se designa un número de dureza es una figura, y las figuras no están en el texto que podemos leer, así que esta página no cita el formato de designación. Trabaja en su lugar con la tabla que asocia umbrales de fuerza y símbolos de dureza. Tampoco leímos las demás partes de la serie ni las normas citadas, y no comprobamos si el documento está vigente.

Tres ensayos, todos llamados Vickers

La primera tabla divide el método en tres según la fuerza de ensayo. A partir de 49,03 newtons es el ensayo de dureza Vickers. Entre 1,961 y 49,03 es el ensayo de dureza Vickers de baja fuerza. Entre 0,009 807 y 1,961 es el ensayo de microdureza Vickers.

Esos tres valores límite parecen arbitrarios hasta que se dividen por la gravedad normal. 49,03 entre 9,806 65 da 5,000. 1,961 entre 9,806 65 da 0,200. 0,009 807 entre 9,806 65 da 0,001. Los umbrales son cinco kilogramos-fuerza, doscientos gramos-fuerza y un gramo-fuerza, escritos en newtons. Ese cálculo es nuestro; la norma imprime los valores en newtons.

Y los símbolos de dureza que los acompañan repiten los mismos números: HV 5, HV 0,2, HV 0,001. Es decir, el número después de HV es la fuerza de ensayo, contada en kilogramos.

La unidad, enunciada como fórmula

La tabla de símbolos da la definición, y la da dos veces. Primero: la dureza Vickers es igual a la fuerza de ensayo en kilogramos-fuerza dividida por el área de la superficie de la huella en milímetros cuadrados. Después, lo mismo con un factor de uno entre la gravedad normal delante y la fuerza en newtons.

Una nota debajo explica por qué está ese factor: la gravedad normal es 9,806 65 metros por segundo al cuadrado, y es el factor de conversión de kilogramos-fuerza a newtons.

Así que un número Vickers son kilogramos-fuerza por milímetro cuadrado. No es adimensional ni un número puro, y la norma lo establece en una ecuación y no en una frase. Una especificación que exige que una pieza tenga de 125 a 245 HV está especificando una presión, en una unidad basada en una constante gravitatoria, sobre una superficie piramidal inclinada que se supone y no se mide.

Para el ángulo nominal del penetrador de 136 grados, la norma da la forma de trabajo como aproximadamente 0,189 1 por la fuerza entre la diagonal al cuadrado. Comprobamos esa constante: dos veces el seno de sesenta y ocho grados, dividido por la gravedad normal, da 0,189 09. La norma también permite usar en el cálculo el ángulo medio real del penetrador en lugar del nominal, para reducir la incertidumbre.

Qué espesor necesita una pieza para tener una dureza

El apartado sobre el espesor es breve y tiene una consecuencia que merece el cálculo. La probeta, o la capa ensayada, debe tener al menos 1,5 veces la longitud de la diagonal de la huella, y después del ensayo no debe verse ninguna deformación en la cara posterior de la probeta.

Una nota dice a continuación que la profundidad de la huella es aproximadamente un séptimo de la longitud de la diagonal, o 0,143 d. 1,5 entre 0,143 da 10,5. La pieza tiene que ser unas diez veces y media más gruesa que la huella que se le hace. Ese cálculo es nuestro.

La misma idea limita el método por abajo. El ensayo se especifica para diagonales de huella entre 0,020 y 1,400 milímetros, y por debajo queda explícitamente fuera del campo de aplicación, porque los resultados sufrirían «grandes incertidumbres debidas a las limitaciones de la medición óptica y a las imperfecciones de la geometría de la punta» (traducción). Para recubrimientos los límites se dan directamente: no aplicable por debajo de 0,030 mm medidos perpendicularmente a la superficie, o de 0,100 mm en una sección transversal.

Completamente libre de lubricantes

El apartado sobre la superficie contiene una expresión que este sitio ya había encontrado desde la otra dirección. La superficie de ensayo debe ser lisa y uniforme, libre de cascarilla y materias extrañas y «en particular, completamente libre de lubricantes, salvo que se especifique otra cosa en las normas de producto» (traducción).

Este sitio ha leído una norma de elementos de fijación cuyo estado de suministro por defecto es ligeramente aceitado. Si se ponen las dos juntas, el estado normal de un tornillo es uno que hay que deshacer antes de poder medir su dureza. Ningún documento se equivoca; describen momentos distintos. La expresión «salvo que se especifique otra cosa» hace su trabajo habitual, que una norma de fundamentos señala como la marca de un valor por defecto. Ambas páginas se enlazan en lugar de repetirse.

El requisito de preparación es el más incisivo. La preparación de la superficie debe hacerse de modo que se eviten daños o la «alteración de la dureza superficial por calentamiento excesivo o deformación en frío» (traducción). Preparar la probeta puede cambiar la propiedad que se va a medir, y la norma lo dice en lugar de suponer que el lector lo sabe.

Dos detalles que conviene guardar

La tabla de resolución tiene dos filas. Para una diagonal de 0,020 a menos de 0,080 milímetros, el sistema de medición necesita una resolución de 0,000 4 milímetros; de 0,080 a 1,400, necesita el 0,5 por ciento de la diagonal. 0,080 por el 0,5 por ciento da 0,000 4. Las dos filas coinciden exactamente en el límite, así que el requisito es continuo y no escalonado. Cálculo nuestro, otra vez.

Y una nota sobre óptica que parece escrita después de una discusión. El aumento debería situar la diagonal en más de un cuarto y menos de tres cuartos del campo de visión, porque «muchos objetivos son no lineales hacia el borde del campo de visión» (traducción). Dónde cae la medición en el ocular forma parte de la medición.

Uno más, para la colección. El apartado 3 de esta norma dice, en su totalidad, «En este documento no se recogen términos ni definiciones». (traducción) Este sitio ya había citado exactamente esa frase una vez, de una norma sin relación sobre espárragos soldados; esa página se enlaza en lugar de repetirse, y señalamos la coincidencia en vez de presentarla como nueva.

Qué queda resuelto y qué no

• Los tres rangos de fuerza de ensayo se dividen en 49,03, 1,961 y 0,009 807 newtons, que según nuestro cálculo son 5, 0,2 y 0,001 kilogramos-fuerza
• Los símbolos de dureza asociados a esos umbrales llevan los mismos números, así que el número después de HV es la fuerza de ensayo en kilogramos
• La dureza Vickers se define como fuerza de ensayo en kilogramos-fuerza entre área de la huella en milímetros cuadrados, y la forma en newtons lleva un factor de uno entre la gravedad normal
• Una nota afirma que la gravedad normal es el factor de conversión de kilogramos-fuerza a newtons
• Para el ángulo nominal de 136 grados la constante de trabajo es aproximadamente 0,189 1, y la comprobamos frente a dos veces el seno de sesenta y ocho grados entre la gravedad normal
• Puede usarse el ángulo medio real del penetrador en lugar del nominal para reducir la incertidumbre
• La probeta debe tener un espesor de al menos 1,5 longitudes de diagonal, que según nuestro cálculo son unas diez profundidades de huella y media
• No debe verse deformación en la cara posterior de la probeta
• Las diagonales se limitan a 0,020 a 1,400 milímetros, con límites para recubrimientos de 0,030 y 0,100 milímetros
• La superficie debe estar completamente libre de lubricantes salvo que una norma de producto diga otra cosa, y la preparación no debe alterar la dureza superficial
• Según nuestro cálculo, las dos filas de la tabla de resolución coinciden exactamente en 0,080 milímetros
• Aquí no aparece ninguna conversión entre HV y otra escala o un valor de resistencia, porque no leímos ninguna tabla de conversión
• No leímos el procedimiento, los requisitos del informe, ningún anexo, la figura de designación, las demás partes de la serie ni ninguna norma citada, y no comprobamos si el documento está vigente

Lo útil es saber qué es realmente una cifra de dureza en un certificado. Es una fuerza dividida por un área supuesta, en una unidad que lleva discretamente una constante gravitatoria, medida a través de una óptica en la que solo se confía en el centro del campo, sobre una superficie que hubo que limpiar y que la limpieza no debe haber alterado. Nada de eso hace mala la cifra. La convierte en una medición con un método asociado, que es algo distinto de una propiedad.

Este artículo no pertenece a un solo paso de los seis: abarca varios o aparece después del montaje. Las decisiones se explican en el artículo inglés Specifying a screw.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa el número de una designación como HV 10?

Sigue a la fuerza de ensayo en kilogramos-fuerza. La norma asocia el umbral de 49,03 newtons con el símbolo HV 5, 1,961 newtons con HV 0,2 y 0,009 807 newtons con HV 0,001, y según nuestro cálculo esos valores en newtons son 5, 0,2 y 0,001 kilogramos-fuerza.

¿En qué unidades se expresa un número Vickers?

La definición de la norma es la fuerza de ensayo en kilogramos-fuerza dividida por el área de la superficie de la huella en milímetros cuadrados, así que un número Vickers son kilogramos-fuerza por milímetro cuadrado. La forma alternativa en newtons lleva un factor de uno entre la gravedad normal.

¿Por qué aparece la gravedad normal en la fórmula?

Una nota de la norma dice que la gravedad normal, 9,806 65 metros por segundo al cuadrado, es el factor de conversión de kilogramos-fuerza a newtons.

¿Qué espesor debe tener la pieza?

Al menos 1,5 veces la longitud de la diagonal de la huella, sin deformación visible en la cara posterior después del ensayo. Una nota da la profundidad de la huella como aproximadamente un séptimo de la diagonal, así que según nuestro cálculo el espesor equivale a unas diez profundidades de huella y media.

¿Hay una huella mínima que cubra el método?

El ensayo se especifica para diagonales entre 0,020 y 1,400 milímetros. Por debajo queda fuera del campo de aplicación, porque los resultados sufrirían grandes incertidumbres por los límites de la medición óptica y las imperfecciones de la geometría de la punta.

¿Tiene que estar limpia la superficie?

La norma exige una superficie libre de cascarilla y materias extrañas y, en particular, completamente libre de lubricantes, salvo que se especifique otra cosa en las normas de producto. También exige que la preparación no altere la dureza superficial por calentamiento excesivo o deformación en frío.

¿Importa el aumento?

La norma dice que el aumento debería situar la diagonal en más del 25 por ciento y menos del 75 por ciento del campo de visión, y señala que muchos objetivos son no lineales hacia el borde del campo.

¿Puedo convertir una cifra HV a otra escala de dureza o a resistencia a la tracción?

Esta página no lo dice. No leímos ninguna tabla de conversión y no ofrecemos ninguna relación entre HV y otra escala o un valor de resistencia.

¿Está vigente esta norma?

Esta página no lo dice. No lo comprobamos, porque la página del catálogo rechaza las solicitudes de este sitio.

Referencias

• ISO 6507-1:2023, Materiales metálicos, ensayo de dureza Vickers, parte 1, método de ensayo, quinta edición, elaborada por el ISO/TC 164/SC 3. Vista previa gratuita de doce páginas, con las páginas preliminares y el cuerpo hasta el apartado 7

Es un documento digital y no un escaneo, por lo que la extracción de texto es fiable; aun así, cada cita se cotejó palabra por palabra con el archivo. La vista previa se detiene en el apartado 7, así que no leímos el procedimiento, los requisitos del informe de ensayo ni ningún anexo. El subapartado que muestra cómo se designa un número de dureza es una figura, y las figuras no están en el texto del que disponemos, por lo que esta página no cita el formato de designación y trabaja en su lugar con la tabla que asocia umbrales de fuerza y símbolos de dureza. No leímos las demás partes de la serie ni ninguna norma citada, y no comprobamos si el documento está vigente o ha sido sustituido, porque la página del catálogo rechaza las solicitudes de este sitio. Lo siguiente es cálculo nuestro, no afirmaciones de la norma: que los tres umbrales de fuerza son 5, 0,2 y 0,001 kilogramos-fuerza; que la constante 0,189 1 es igual a dos veces el seno de sesenta y ocho grados dividido por la gravedad normal; que un espesor de 1,5 diagonales equivale a unas diez profundidades de huella y media; y que las dos filas de la tabla de resolución coinciden exactamente en 0,080 milímetros. En ninguna parte de esta página aparece una conversión entre Vickers y otra escala de dureza, ni entre Vickers y un valor de resistencia, porque no se leyó ninguna tabla de conversión. La frase de que no se recogen términos ni definiciones ya la había citado este sitio una vez, de una norma sin relación; se señala como coincidencia y se enlaza en lugar de repetirse, igual que las páginas anteriores sobre el suministro ligeramente aceitado y sobre la marca de un valor por defecto. Este es el segundo artículo de este comité técnico; el primero procedía de otro subcomité y se enlaza en lugar de repetirse. Este artículo no surgió de una pregunta de foro; procede de la cola armada contando todos los números de norma que el sitio había citado. No se dan consejos sobre ensayos de dureza, preparación de probetas ni medición, y no se nombra ninguna marca. Las herramientas de navegador que este sitio usa normalmente siguen sin estar disponibles.