Dureza de los metales y los metales más fuertes del mundo

La dureza es una de las propiedades mecánicas más importantes de los metales. Define la capacidad de un material para resistir la deformación en condiciones localizadas, principalmente la indentación, el rayado, el corte o el desgaste.

Descubramos estas cuestiones: qué es la dureza del metal, cómo se mide y cómo mejorarla. También puedes obtener una práctica tabla de dureza de los metales y conocer los diez metales más resistentes jamás conocidos por el ser humano.

¿Qué es la dureza de los metales?

La dureza de un metal se refiere a su capacidad para resistir la deformación, es decir, una deformación permanente como el rayado o la indentación. Está asociada a otras propiedades mecánicas como la tenacidad y la resistencia, pero no es lo mismo.

Existen varios tipos de dureza:

• Dureza al rayado: resistencia al rayado (por ejemplo, escala de Mohs).
• Dureza de indentación: resistencia a la indentación permanente por un objeto inmóvil (por ejemplo, Brinell, Rockwell, Vickers).
• Dureza de rebote: resistencia a la deformación elástica, medida por la altura de rebote tras el impacto (p. ej., ensayo de Leeb).

El tungsteno, el titanio y los metales de acero duro suelen estar relacionados con una dureza elevada y, por lo tanto, son óptimos para aplicaciones resistentes al desgaste.

Medición de la dureza de los metales

1. Ensayo de dureza Brinell (BHN): Utiliza una bola de carburo de tungsteno o de acero para penetrar en la superficie. Se utiliza para metales más blandos; proporciona una dureza media en una superficie mayor.
2. Ensayo de dureza Rockwell (HR): Común en la industria, se aplica para comprobar la profundidad de indentación en una gama de escalas (por ejemplo, HRC del acero duro). Rápido y fácil de realizar.
3. Ensayo de dureza Vickers (VHN): Utiliza un penetrador piramidal de diamante para comprobar con precisión probetas finas o pequeñas. Muy preciso, pero requiere más tiempo.
4. Escala de dureza de Mohs: Prueba rápida de rayado que va de 1 (talco) a 10 (diamante). Conveniente para pruebas cualitativas rápidas.
5. Prueba de dureza Leeb (HL): Herramienta de medición de velocidad de rebote que se lleva en la mano. Ideal para objetos grandes o montados.

Tabla de dureza de los metales

Para comprender mejor cómo se comparan entre sí los distintos metales en cuanto a dureza, aquí tiene una tabla de referencia con una lista de materiales que se encuentran habitualmente en distintas escalas de dureza. Estos valores son orientativos, pero pueden verse influidos por algunas combinaciones de aleaciones, métodos de fabricación y tratamientos térmicos.

Los 10 metales más fuertes del mundo

Resistencia y dureza no son idénticas, pero casi. Sin embargo, los metales más fuertes son en gran medida los más duros. He aquí la lista de los 10 más llamativos:

1. Tungsteno (Resistencia a la tracción: ~1510 MPa, Dureza Mohs: ~9)

Elwolframio posee la mayor resistencia a la tracción entre los metales puros y posee una dureza extrema. No pierde su resistencia incluso a temperaturas muy altas, por lo que es de vital importancia para componentes aeroespaciales, herramientas de corte y aplicaciones militares.

2. Inconel (Resistencia a la tracción: >1000 MPa, Dureza Mohs: 6,5-7)

El Inconel es una familia de superaleaciones de níquel-cromo resistentes a altas temperaturas y dureza. Se utiliza en motores a reacción, turbinas de gas y plantas químicas debido a su resistencia a la corrosión así como a la oxidación.

3. Titanio (resistencia a la tracción: ~1000 MPa, dureza Mohs: ~6)

Eltitanio posee resistencia a la tracción, baja densidad y dureza moderada. Su relación fuerza-peso y su resistencia a la corrosión lo convierten en el mejor para ser utilizado en el sector aeroespacial, dispositivos de implantación y entornos marinos.

4. Acero para herramientas (acero templado) (resistencia a la tracción: 700-1000 MPa, dureza Mohs: ~7)

Los aceros como A2, D2 y H13 se someten a tratamiento térmico para conseguir una gran resistencia superficial y dureza. Estos son ampliamente utilizados en herramientas, fundición a presión, y piezas de desgaste.

5. Vanadio (resistencia a la tracción: ~800 MPa, dureza Mohs: ~6,7)

El vanadio posee una elevada resistencia a la tracción y se refuerza y endurece cuando se alea con el acero. Se utiliza ampliamente en componentes aeroespaciales, blindajes y herramientas de alta velocidad.

6. Cromo (resistencia a la tracción: ~418 MPa, dureza Mohs: 8,5-9)

Aunque la resistencia a la tracción del cromo es media, es el metal natural más duro en la escala de Mohs. Es un elemento esencial en la producción de acero inoxidable y proporciona una excelente protección contra el desgaste y la corrosión en aplicaciones de revestimiento.

7. Osmio (resistencia a la tracción: ~600 MPa, dureza Mohs: ~7)

El osmio es uno de los materiales más densos y duros. A pesar de su fragilidad, es muy resistente al desgaste y se utiliza en industrias especializadas como las de plumas estilográficas y contactos eléctricos.

8. Iridio (resistencia a la tracción: ~540 MPa, dureza Mohs: ~6,5)

El iridio es un metal extremadamente duro y resistente a la corrosión incluso a altas temperaturas. Es muy utilizado en bujías, crisoles y equipos de comunicación en aguas profundas, aunque es muy quebradizo.

9. Niobio (resistencia a la tracción: ~275 MPa, dureza Mohs: ~6)

El niobio se utiliza principalmente como aleante para aumentar la resistencia de los aceros estructurales y para fabricar superconductores. Aunque no es el metal más fuerte en su forma elemental, refuerza significativamente otros materiales.

10. Tántalo (resistencia a la tracción: ~200 MPa, dureza Mohs: ~6,5)

Eltántalo puede ser menos resistente a la tracción, pero es extremadamente resistente a la corrosión y tiene buena dureza. Se utiliza mucho en electrónica (sobre todo en condensadores), implantes médicos y componentes aeroespaciales, donde la estabilidad química es imprescindible.

Nota: Esta secuencia demuestra que, aunque la resistencia a la tracción es uno de los marcadores clave del rendimiento de un metal, la dureza, la resistencia a la corrosión y la estabilidad térmica son igualmente importantes a la hora de determinar el material más adecuado para un determinado requisito industrial o de ingeniería.

Conclusión

La dureza de los metales es un parámetro importante a la hora de evaluar la idoneidad de un material para determinadas aplicaciones industriales o estructurales. Entender qué es la dureza, medirla y mejorarla permite a los ingenieros tomar decisiones más informadas y aprovechar al máximo los metales para herramientas, estructuras, máquinas y dispositivos sofisticados. Los líderes en dureza son el tungsteno, el cromo y el acero endurecido, pero la elección del metal depende siempre del conjunto específico de propiedades para realizar el trabajo. Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).