La dureza en el ámbito de la mineralogía se refiere a la resistencia que un mineral presenta al ser penetrado por otro cuerpo.
Esta propiedad se debe a la cohesión de las partículas en su superficie y es fundamental para identificar y clasificar minerales.
La medición de la dureza no solo es crucial en mineralogía, sino también en metalurgia, donde influye en el comportamiento y la durabilidad de los materiales.
Es la resistencia que un cuerpo opone a dejarse penetrar por otro, debido a la cohesión de sus partículas superficiales. La medida de esta propiedad tiene especial importancia en mineralogía y en metalurgia.
Mineralogía.
La escala de dureza se basa en la resistencia a la abrasión de una superficie lisa del mineral. Mohs escogió como términos de comparación una serie de minerales que por orden de dureza creciente son;
1) talco; 2) yeso; 3) calcita; 4) fluorita; 5) apatito; 6) feldespato; 7) cuarzo; 8) topacio; 9) corindón y 10) diamante. Cada uno de los términos raya a los que le preceden en esta escala y se deja rayar sólo por los que le siguen. Los números de la escala no representan relaciones cuantitativas exactas; la diferencia entre las durezas de dos términos consecutivos no tiene un valor constante —la máxima corresponde a la pareja corindón y diamante—, motivo por el que no puede decirse que un mineral con dureza igual a 6 sea necesariamente dos veces más duro que otro de dureza 3. El ensayo de la dureza por este procedimiento es sólo aproximado y debe realizarse sobre cristales bien formados o sobre fragmentos de exfoliación que presenten superficies lisas y brillantes. La dureza de un mineral en la escala de Mohs puede estimarse con bastante aproximación por medios muy sencillos. Así, los minerales de dureza 1 o 2 se dejan rayar con la uña; los de dureza igual a 3 rayan una moneda de cobre y se dejan rayar por ella; la hoja de una navaja raya con facilidad los de dureza 3, 4 y 5; los de dureza igual o superior a 7 rayan bien al vidrio. Los minerales en que no deja huella una esquirla de cuarzo o una lima de acero duro son raros y se emplean con frecuencia como piedras preciosas. En la mayoría de los minerales petrogenéticos se ensaya la dureza mediante una buena navaja o con una pequeña lima. La dureza puede variar de una a otra cara de un cristal, e incluso dentro de una misma, según la dirección en que se mida. Para determinar estas pequeñas diferencias hay que recurrir a métodos más precisos; con tal fin puede emplearse el esclerómetro, instrumento dotado de una punta fina de acero o de diamante que raya fa superficie ensayada bajo una presión definida. Earl M; Weiner Metalurgia. Los ensayos de dureza de los metales se basan en la resistencia que el material en cuestión opone a la deformación plástica que produce una presión aplicada sobre una pequeña parte de su superficie. Para ello se utilizan esferás de acero duro d diamantes de forma piramidal o cónica, de dimensiones determinadas, que se oprimen contra la superficie metálica bajo presiones y durante periodos de tiempo normalizados.
Prueba Brinell.
Utiliza una bola de acero duro de 10 mm de diámetro que se oprime contra la muestra bajo una presión de 500 kg para los materiales blandos y de 3000 kg para los duros. Luego se mide con un microscopio de poca potencia el diámetro de la huella producida y de él se deduce la dureza Brinell mediante unas tablas de conversión.
Prueba Vicker.
En esta prueba, la herramienta penetrante consiste en un diamante, tallado en forma de pirámide cuadrangular, con un ángulo entre caras opuestas igual a 136°. La carga aplicada puede variar de 1 a 120 kg y se mantiene automáticamente durante 10 s. De la longitud de la diagonal de la huella cuadrada que aparece sobre la superficie, medida con un micròmetro óptico, se deduce la dureza Vicker.
Prueba Knoop.
Es muy parecido al anterior y se sirve de una punta de diamante tallada en pirámide de cuatro aristas entre las que se abren ángulos de 172° 30` y 130°. La huella tiene forma rómbica, y las diagonales están en la relación de 7,11 a 1. La carga aplicada puede variar de 25 a 3600 g y el tiempo de aplicación se controla automáticamente. Mediante un microscopio micrométrico se mide la impresión producida y de ella se calcula la dureza en la escala Knaop. Este aparato se conoce comercialmente con el nombre de ensayador Tukon.
Prueba Rockwell.
Éste se realiza en una máquina que mide la dureza determinando la diferente profundidad de las huellas producidas a dos presiones distintas por una bola de acero o una punta esferocónica de diamante. La dureza Rockwell se expresa por un húmero que se obtiene restando la diferencia antes citada de uria constante arbitraria,
El ensayo superficial de Rockwell se emplea para determinar la dureza de láminas delgadas o la dureza superficial de un metal y se lleva a cabo de una manera muy semejante.
Ensayo con el escleroscopio.
En el ensayo de dureza mediante el escleroscopio se mide la altura de rebote de un pequeño martillo de forma cilíndrica, terminado en una punta de diamante, que se deja caer libremente sobre la superficie a ensayar desde una altura prefijada. El número correspondiente a la dureza se lee en una escala grabada sobre el tubo de vidrio en cuyo interior se realiza el ensayo. Para obtener resultados dignos de confianza, el aparato debe estar sólidamente fijo en posición vertical y perpendicular a la superficie de la probeta.
Ensayo con monotrón.
Este aparato indica sobre una escala graduada la presión necesaria para conseguir una huella de determinada profundidad. Otro indicador señala dicha profundidad, medida con un micròmetro compensado. La dureza se expresa en kilogramos por unidad de superficie. El aparato está provisto de una punta hemisférica de diamante, de 0,75 mm de diámetro que puede penetrar a profundidades de hasta 0,046 milímetros.
Para dar a las superficies metálicas, especialmente al acero, una dureza determinada pueden emplearse diversos métodos de Cementación.
