Escala de Mohs: una escala de dureza de minerales y materiales.

escala de Mohs Es una escala de diez puntos que se utiliza para determinar la resistencia relativa de un material al rayado. Fue desarrollada por el mineralogista alemán Friedrich Mohs a principios del siglo XIX y, a pesar del desarrollo de métodos mucho más precisos para medir la dureza, sigue siendo una de las escalas de dureza de materiales más conocidas.
El principio de la escala de Mohs es muy simple: Un material más duro rayará un material más blando.Si el material que se está probando raya la apatita de dureza 5 pero se raya con la ortoclasa de dureza 6, su dureza está entre estos valores.
La escala de Mohs se desarrolló principalmente para la identificación de minerales. En el caso de metales y aleaciones, se utiliza principalmente con fines comparativos e indicativos. Métodos utilizados principalmente para determinar con precisión la dureza de los metales. Brinell, Vickers y Rockwell.

Friedrich Mohs – creador de la escala de dureza

Friedrich Mohs (1773–1839) fue un geólogo y mineralogista alemán. A principios del siglo XIX, desarrolló un método para clasificar los minerales según su resistencia al rayado.
La idea de comparar minerales rayándolos, sin embargo, es mucho más antigua. Esta propiedad se ha utilizado para identificar minerales desde la antigüedad. La contribución de Mohs consistió principalmente en organizar el método y crear una escala práctica basada en diez minerales estándar.
Mohs eligió minerales que eran relativamente fáciles de reconocer y obtener. Los clasificó desde el talco, al que asignó un valor de 1, hasta el diamante, al que asignó un valor de 10.

Escala de dureza de Mohs - tabla

¿Cómo funciona la escala de Mohs?

La medición consiste en realizar una prueba de rayado. Un material más duro debería dejar una marca permanente en la superficie de un material más blando.
Por ejemplo, si el mineral que se está analizando:

• extrae calcita con una dureza de 3,
• pero no raya la fluorita con una dureza de 4,

Su dureza se sitúa entre 3 y 4 en la escala de Mohs.
Durante la inspección, es importante distinguir entre un arañazo real en la superficie y los restos de material producidos por un objeto más blando. Por lo tanto, una marca visible por sí sola no siempre indica un arañazo.

Objetos cotidianos y la escala de Mohs

Para una prueba de dureza aproximada, no siempre es necesario un conjunto completo de minerales de referencia. Se pueden utilizar objetos con una resistencia al rayado aproximadamente conocida.

Estos valores son solo aproximados. La dureza del acero depende, entre otras cosas, de su grado, microestructura y tratamiento térmico, por lo que el término "objeto de acero" no implica un único valor de dureza fijo.

La escala de Mohs no es una escala lineal.

Una de las características más importantes de la escala de Mohs es que No es una escala lineal.La diferencia entre los valores 9 y 10 no es la misma que la diferencia entre los valores 2 y 3.
Esto significa que un material con una dureza Mohs de 10 no es simplemente el doble de duro que un material con una dureza de 5.
Existe una diferencia particularmente grande entre el corindón y el diamante. En la escala clásica, solo los separa un grado (el corindón tiene una dureza de 9 y el diamante una de 10), pero la diferencia real en la resistencia al rayado es mucho mayor.

¿Por qué el diamante con una dureza de 10 en la escala de Mohs es mucho más duro que el corindón con una dureza de 9?

La escala de Mohs describe principalmente el orden de los materiales, no la magnitud de las diferencias entre ellos. Por lo tanto, los valores del 1 al 10 deben considerarse como posiciones en una serie de dureza.
En mediciones cuantitativas, la diferencia entre el corindón y el diamante resulta ser mucho mayor de lo que sugeriría una diferencia de una unidad en la escala de Mohs. Esta es una de las características más interesantes de esta escala y un buen ejemplo de por qué no se deben realizar cálculos matemáticos sencillos con los valores de Mohs.

La dureza de Mohs y la dureza de los metales

La escala de Mohs se desarrolló para minerales y, por lo tanto, no es el método principal para determinar la dureza del acero y otros metales.
En metalurgia, los métodos de medición se basan principalmente en la inserción controlada de un indentador en la superficie del material que se está probando. Estos incluyen:

• HBW – Método Brinell,
• Método HV-Vickers,
• HRC y HRB – Método Rockwell,
• HK – Método Knoop Se utiliza, entre otras cosas, para mediciones de microdureza.

Estos métodos obtienen resultados basándose en el comportamiento del material bajo una carga específica y utilizando un indentador definido. Esto permite obtener resultados significativamente más precisos y repetibles que las pruebas de rayado.

¿Es posible convertir la escala de Mohs a HRC, HBW o HV?

No existe un factor de conversión universal y preciso de Mohs a HRC, HBW o HV. Estas escalas miden diferentes comportamientos de los materiales.
La escala de Mohs describe la rigidez relativa resistencia a los arañazos, mientras que los métodos Brinell, Vickers y Rockwell examinan principalmente resistencia del material a la deformación permanente bajo la acción de un indentador.
Se pueden realizar comparaciones orientativas, pero no deben utilizarse para determinar la dureza requerida de elementos estructurales, herramientas o piezas de máquinas.

Dureza y resistencia a los arañazos, la abrasión y el desgaste.

El concepto de dureza suele asociarse con la resistencia al desgaste, pero la relación no es tan sencilla. La dureza puede influir significativamente en la resistencia a la abrasión de un material, pero el desgaste real también depende de la microestructura, el tipo de carga, la presencia de partículas abrasivas, la temperatura, la lubricación y muchos otros factores.
Un material con mayor dureza no tiene por qué ser automáticamente más duradero en todas las condiciones de funcionamiento.

La dureza no significa resistencia al agrietamiento.

Este es uno de los errores más comunes con respecto a la dureza de los materiales. Un material muy duro puede ser quebradizo al mismo tiempo.
El diamante es un claro ejemplo. Ocupa el primer lugar en la escala de Mohs y es excepcionalmente resistente a los arañazos, pero esto no significa que sea indestructible. Los diamantes tienen planos de exfoliación específicos y pueden romperse con el impacto adecuado.
Por lo tanto, conviene distinguir la dureza de propiedades como la ductilidad, la plasticidad, la resistencia al impacto o la resistencia a la fractura.

¿Por qué los abrasivos tienen que ser más duros que el material que se está procesando?

El principio en el que se basa la escala de Mohs tiene una aplicación directa en el procesamiento de materiales. Para que un grano abrasivo elimine eficazmente material de la superficie de una pieza, debe tener una dureza suficientemente alta.
Por lo tanto, los siguientes materiales se utilizan como abrasivos:

• corindón Al₂O₃,
• carburo de silicio SiC,
• nitruro de boro cúbico (CBN),
• diamante.

Sin embargo, la selección de un material abrasivo no depende únicamente de su dureza. Otros factores importantes incluyen la resistencia al calor, la fragilidad del grano, la conductividad térmica y las reacciones químicas entre el abrasivo y el material que se procesa.

Dato interesante: el diamante no siempre es el mejor abrasivo para el acero.

El diamante es excepcionalmente duro, pero eso no significa que sea el mejor material para todos los procesos de mecanizado. El mecanizado a alta temperatura de aleaciones ferrosas puede provocar interacciones desfavorables entre el carbono del diamante y el material que se está procesando.
Por este motivo, se utiliza con frecuencia para procesar aceros duros. nitruro de boro cúbico (CBN), aunque su dureza sea menor que la del diamante. Este es un buen ejemplo de cómo, en ingeniería, la dureza de un material por sí sola no determina su utilidad.

¿Puede el acero rayar el vidrio?

Sí, pero la respuesta depende del tipo de acero y su estado. El vidrio común tiene una dureza aproximada de 5-6 en la escala de Mohs. El acero blando puede no dejar marcas visibles, mientras que el acero templado puede rayar el vidrio.
Por lo tanto, es imposible asignar un único valor a todos los aceros en la escala de Mohs. La dureza de un mismo tipo de acero puede variar significativamente como resultado del endurecimiento, el revenido, el tratamiento térmico de solución, el envejecimiento, el trabajo en frío u otros procesos tecnológicos.

¿Es el acero inoxidable más duro que el acero común?

No existe una única respuesta a esta pregunta. El término "acero inoxidable” abarca un grupo muy amplio de materiales con diferentes estructuras y propiedades.
acero inoxidable austenítico Pueden presentar una dureza relativamente baja en estado recocido, pero se fortalecen significativamente durante la deformación plástica. Por otro lado, los aceros inoxidables martensíticos pueden alcanzar una dureza muy alta tras el endurecimiento.
Por lo tanto, al comparar metales, los valores son mucho más útiles. HBW, HV o HRC dado junto con el estado del material.

¿Un valor de Mohs de 5,5 significa que está exactamente a medio camino entre 5 y 6?

No. Los valores intermedios, como 5,5, se utilizan para indicar que el material es más duro que un mineral de referencia con un valor de 5, pero más blando que un mineral con un valor de 6.
Esto no significa que la diferencia de dureza entre la apatita y la ortoclasa sea matemáticamente la mitad. Esto se debe a la naturaleza ordinal, no lineal, de la escala de Mohs.

La dureza puede depender de la dirección de la prueba.

En algunos materiales cristalinos, la resistencia al rayado puede no ser uniforme en todas las direcciones. Esto se debe a la estructura de la red cristalina y a las diferentes fuerzas de enlace en las distintas direcciones cristalográficas.
Esto significa que un mismo cristal puede presentar diferente dureza según la dirección en la que se mida. Esta es otra razón por la que la escala de Mohs debe considerarse una escala comparativa práctica más que un método metrológico preciso.

Escala de Mohs y escalas de Brinell, Vickers y Rockwell.

Escala de Mohs: ventajas y limitaciones

La mayor ventaja de la escala de Mohs es su simplicidad. No se requiere equipo complejo para realizar una estimación aproximada, por lo que este método sigue siendo muy útil en mineralogía, geología y para la identificación rápida de materiales.
Entre sus limitaciones se incluyen la falta de linealidad y la baja precisión. La escala no determina directamente las propiedades mecánicas de un material ni sustituye las mediciones de dureza en laboratorio.

Escala de Mohs: la información más importante

• La escala de Mohs determina la resistencia relativa al rayado de un material,
• va desde 1 para el talco hasta 10 para el diamante,
• Un material con una posición más alta puede rayar un material que se encuentra más abajo en la escala.
• La escala es ordinal y no lineal,
• La diferencia entre 9 y 10 es mucho mayor de lo que sugiere un grado en la escala.
• La dureza no es lo mismo que la tenacidad a la fractura, la resistencia al impacto o la resistencia al desgaste.
• No existe un único factor de conversión exacto de Mohs a HBW, HV o HRC,
• Los métodos Brinell, Vickers y Rockwell se utilizan principalmente para medir con precisión la dureza de los metales.

La escala de Mohs sigue siendo un excelente ejemplo de un método de ensayo sencillo que, a pesar de más de dos siglos de desarrollo en la ciencia de los materiales, aún conserva aplicaciones prácticas. Sin embargo, en el caso de los metales, debe considerarse principalmente como una guía; para determinar con precisión la dureza de los aceros y las aleaciones, deben utilizarse métodos de medición estandarizados adecuados.

Aplicación: convertidor de dureza Brinell HB, Rockwell HRC, Vickers HV, Mohs

Dureza de metales y aceros: métodos de medición, escalas de dureza y conversión.
Dureza Rockwell HRC, HRB y HRA: método de medición, escalas y aplicaciones.
Dureza Brinell (HBW): método de medición, escala, fórmula y aplicación.
Dureza Vickers HV: método de medición, fórmula y aplicación.
Dureza Knoop (HK): método de medición, microdureza y aplicación.
Escala de Mohs: una tabla de dureza de minerales y materiales.
Tablas de conversión de dureza HBW, HRC, HRB y HV