Dureza

La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones físicas como la penetración, la abrasión y el rayado.

Se utiliza una punta pequeña para indentar el material objeto de estudio.

Los nanoindentadores incorporan microscopios ópticos para la localización del área a estudiar.

A una forma común se le conoce como penetrador de Berkovich, el cual es una pirámide con 3 lados.

Oliver y Pharr inventaron un método para calcular el área proyectada de la indentación

La sílice fundida es un patrón de calibración común, debido a que tiene propiedades mecánicas homogéneas y bien caracterizadas.

Sin embargo, en general la punta no perfecta, se desgasta y cambia de forma con cada uso.

Por tanto, debe llevarse a cabo regularmente una calibración de la punta que se utiliza.

Para ello es necesario encontrar la función relaciona el área Ac de la sección transversal del penetrador a máxima carga con la distancia de la punta hc que está en contacto con el material que se está indentando.

donde Pmax es la carga máxima y Ɛ es una constante geométrica igual a 0.75 para un penetrador de Berkovich.

S es la rigidez al descargar, que se calcula en la curva de nanoindentación:

La dureza de un material determinada por la nanoindentación instrumentada se calcula entonces como:

La dureza (determinada por la nanoindentación) se reporta con unidades de GPa y los resultados de indentaciones múltiples por lo general se promedian para incrementar la precisión.

Este análisis permite el cálculo del módulo elástico y la dureza durante la carga máxima y es conocido como nanoindentación instrumentada; sin embargo, actualmente se emplea de modo normal una técnica experimental conocida como nanoindentación dinámica.