La siguiente tabla recoge datos de dureza de buena parte de los elementos químicos en tres escalas: la de Mohs, la de Vickers y la de Brinell, en este último caso dándose los datos de dos fuentes separados por coma. A veces los intervalos de valores son muy amplios porque dependen del tratamiento dado al material.
| Z | Símb. | Nombre | Escala de Mohs | Dureza Vickers / MPa | Dureza Brinell / MPa |
|---|---|---|---|---|---|
| 3 | Li | Litio | 0,6 | 5 | |
| 4 | Be | Berilio | 5,5 | 1670 | 590–1320 |
| 5 | B | Boro | 9,4 | 4900–5800 | |
| 6 | C | Carbono (diam.>/i>) | 10,0 | ||
| 6 | C | Carbono ((graf.>/i>)) | 0,5 | ||
| 11 | Na | Sodio | 0,5 | 0,69 | |
| 12 | Mg | Magnesio | 2,5 | 260, 44 (fundido) | |
| 13 | Al | Aluminio | 2,75 | 160–350 | 160–550, 184 |
| 14 | Si | Silicio | 6,5 | ||
| 16 | S | Azufre | 2,0 | ||
| 19 | K | Potasio | 0,4 | 0,363 | |
| 20 | Ca | Calcio | 1,75 | 170, 416 | |
| 21 | Sc | Escandio | 736–1200 | ||
| 22 | Ti | Titanio | 6,0 | 830–3420 | 716–2770, 1028 |
| 23 | V | Vanadio | 7,0 | 628–640 | 600–628, 742 |
| 24 | Cr | Cromo | 8,5 | 1060 | 687-6500, 688 |
| 25 | Mn | Manganeso | 6,0 | 196 | |
| 26 | Fe | Hierro | 4,0 | 608 | 200-1180 |
| 27 | Co | Cobalto | 5,0 | 1043 | 470–3000, 1291 |
| 28 | Ni | Níquel | 4,0 | 638 | 667–1600, 900–1200 |
| 29 | Cu | Cobre | 3,0 | 343–369 | 235–878, 520 |
| 30 | Zn | Zinc | 2,5 | 327–412, 480–520 | |
| 31 | Ga | Galio | 1,5 | 56,8–68,7 | |
| 32 | Ge | Germanio | 6,0 | ||
| 33 | As | Arsénico | 3,5 | 1440 | |
| 34 | Se | Selenio | 2,0 | 736 | |
| 37 | Rb | Rubidio | 0,3 | 0,216 | |
| 38 | Sr | Estroncio | 1,5 | ||
| 39 | Y | Itrio | 200–589 | ||
| 40 | Zr | Circonio | 5,0 | 820–1800 | 638–1880, 333 |
| 41 | Nb | Niobio | 6,0 | 870–1320 | 735–2450, 735 |
| 42 | Mo | Molibdeno | 5,5 | 1400–2740 | 1370–2500, 1340 (fundido) |
| 44 | Ru | Rutenio | 6,5 | 2160, 1795 | |
| 45 | Rh | Rodio | 6,0 | 1100–8000 | 980–1350, 540 |
| 46 | Pd | Paladio | 4,75 | 400–600 | 320–610, 310 |
| 47 | Ag | Plata | 2,5 | 250 | 245–250, 206 |
| 48 | Cd | Cadmio | 2,0 | 203–220y, 196 | |
| 49 | In | Indio | 1,2 | 8,83-10, 9,8 | |
| 50 | Sn | Estaño | 1,5 | 51–75, 292–441 (fundido) | |
| 51 | Sb | Antimonio | 3,0 | 294–384 | |
| 52 | Te | Telurio | 2,25 | 180–270 | |
| 55 | Cs | Cesio | 0,2 | 0,147 | |
| 56 | Ba | Bario | 1,25 | ||
| 57 | La | Lantano | 2,5 | 360–1750 | 350–400 |
| 58 | Ce | Cerio | 2,5 | 210–470 | 186–412 |
| 59 | Pr | Praseodimio | 1,6 | 250–746 | 250–638 |
| 60 | Nd | Neodimio | 343–746 | 265–700 | |
| 61 | Pm | Prometio | 617,8 | ||
| 62 | Sm | Samario | 412–441 | 441–600 | |
| 63 | Eu | Europio | 167–200 | ||
| 64 | Gd | Gadolinio | 510–950 | ||
| 65 | Tb | Terbio | 450–863 | 677–1200 | |
| 66 | Dy | Disprosio | 412–550 | 500–1050 | |
| 67 | Ho | Holmio | 412–600 | 500–1250 | |
| 68 | Er | Erbio | 2,0 | 432–700 | 600–1070 |
| 69 | Tm | Tulio | 470–650 | 471–900 | |
| 70 | Yb | Iterbio | 206–250 | 343–441 | |
| 71 | Lu | Lutecio | 755–1160 | 893–1300 | |
| 72 | Hf | Hafnio | 5,5 | 1520–2060 | 1450–2100 |
| 73 | Ta | Tántalo | 6,5 | 873–1200 | 441-3430, 441–1224 |
| 74 | W | Wolframio | 7,5 | 3430–4600 | 2000–4000, 1960–2450 |
| 75 | Re | Renio | 7,0 | 1350-7850 | 1320–2500 |
| 76 | Os | Osmio | 7,0 | 3920–4000, 3487 | |
| 77 | Ir | Iridio | 6,5 | 1760–2200 | 1670, 2120 |
| 78 | Pt | Platino | 3,5 | 400–549 | 310–500, 299 |
| 79 | Au | Oro | 2,5 | 188–216 | 188–245, 189 |
| 80 | Hg | Mercurio | 1,5 | ||
| 81 | Tl | Talio | 1,2 | 26,5–44,7 | |
| 82 | Pb | Plomo | 1,5 | 38–50, 37,5–41,8 (fundido) | |
| 83 | Bi | Bismuto | 2,25 | 70–94,2; 70 | |
| 90 | Th | Torio | 3,0 | 294–687 | 390–1500 |
| 92 | U | Uranio | 6,0 | 1960–2500 | 2350–3850 |
Escala de Mohs
La escala de Mohs de dureza es una escala de clasificación utilizada para medir la dureza relativa de los minerales y otros materiales. Fue desarrollada por el geólogo alemán Friedrich Mohs en 1812 y es ampliamente utilizada en geología, mineralogía, arqueología y en muchas otras disciplinas para determinar la resistencia a la abrasión de diversos materiales.
La escala se basa en la idea de que un mineral más duro rayará un mineral más suave. Si un mineral puede rayar otro, se considera más duro. Esta escala es una herramienta útil para identificar minerales y ayudar en la clasificación de rocas y minerales en geología, así como en la selección de materiales abrasivos en la industria.
Se basa en diez minerales de referencia que representan diferentes niveles de dureza, desde el mineral más suave hasta el más duro:
- Talco: El talco es el mineral más suave en la escala de Mohs y se puede rayar con la uña. Tiene una dureza de 1 en la escala.
- Yeso: El yeso es un mineral con una dureza de 2 en la escala de Mohs. Es un material relativamente blando y se puede rayar con la uña.
- Calcita: La calcita tiene una dureza de 3 en la escala de Mohs y es un mineral común en muchas rocas sedimentarias.
- Fluorita: La fluorita es un mineral con una dureza de 4 en la escala de Mohs y se utiliza a menudo en la fabricación de vidrio y cerámica.
- Apatito: El apatito o apatita tiene una dureza de 5 y es un mineral que se encuentra en rocas ígneas y sedimentarias.
- Ortosa: El ortosa es un feldespato y tiene una dureza de 6 en la escala de Mohs.
- Cuarzo: El cuarzo es un mineral común en muchas rocas y tiene una dureza de 7 en la escala de Mohs.
- Topacio: El topacio es un mineral que tiene una dureza de 8 en la escala de Mohs y es apreciado como una gema.
- Corindón: El corindón es un mineral con una dureza de 9 y es conocido por su variedad de colores, incluyendo el rubí y la esmeralda.
- Diamante: El diamante es el mineral más duro en la escala de Mohs, con una dureza de 10. Es significativamente más duro que cualquier otro mineral en la escala.
Escala de Vickers
La escala de Vickers se utiliza principalmente en metalurgia y ciencia de materiales. Fue desarrollada en 1921 por el ingeniero británico Smith-Pells y popularizada posteriormente por el científico estadounidense Frederick Knoop y el ingeniero británico Charles Vickers. La escala de Vickers se basa en la profundidad de una impresión producida por una punta de diamante con forma de pirámide cuadrada que se presiona sobre la superficie del material a ensayar.
El proceso de medición de la dureza en la escala de Vickers implica aplicar una carga controlada en forma de una fuerza predeterminada durante un tiempo específico, generalmente entre 10 y 15 segundos, sobre la superficie del material a través de la punta de diamante. La longitud de las diagonales de la impresión resultante se mide con un microscopio óptico, y la dureza Vickers se calcula utilizando una fórmula que tiene en cuenta la carga aplicada y el área de la impresión.
La ventaja principal de la escala de Vickers es que es independiente del tamaño de la impresión y es aplicable a una amplia variedad de materiales, desde metales hasta cerámicas, vidrio y plásticos, siempre y cuando el material pueda soportar la carga de prueba sin dañarse. Esto la hace especialmente útil en la caracterización de materiales duros y frágiles.
La dureza Vickers se expresa en unidades de presión, generalmente en kilopondios por milímetro cuadrado (kgf/mm²), en newtons por milímetro cuadrado (N/mm²) o en MPa. La dureza Vickers proporciona una medida precisa de la resistencia de un material a la deformación plástica, lo que la hace valiosa en aplicaciones de control de calidad, investigación de materiales y diseño de componentes.
Escala de Brinnell
La escala de Brinell es otra técnica de medición de la dureza de un material, ampliamente utilizada en metalurgia e ingeniería. Fue desarrollada por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900. La principal diferencia entre la escala de Brinell y la escala de Vickers es la forma de la punta utilizada para realizar la indentación en el material y la forma en que se mide la dureza.
En la prueba de dureza Brinell, se utiliza una esfera de acero endurecido como punta de prueba. Esta esfera se presiona contra la superficie del material con una carga predefinida durante un período de tiempo específico. La carga aplicada y el diámetro de la indentación resultante se miden cuidadosamente. La dureza Brinell se calcula dividiendo la carga aplicada por la superficie de la indentación, que es el área de la huella circular producida por la esfera.
La fórmula para calcular la dureza Brinell es la siguiente:
Dureza Brinell (HB) = Carga (kgf) / Área de la indentación (mm²)
La dureza Brinell se expresa en unidades de presión, generalmente en kilopondios por milímetro cuadrado (kgf/mm²) o en megapascales (MPa).
La ventaja de la escala de Brinell es su capacidad para medir la dureza de materiales con superficies irregulares o rugosas, así como materiales más blandos o frágiles. Sin embargo, la desventaja es que la indentación circular puede ser bastante grande, lo que limita su utilidad en materiales delgados o con áreas de prueba muy pequeñas.
La escala de Brinell se utiliza comúnmente en la caracterización de la dureza de metales y aleaciones, y es útil para evaluar la resistencia a la deformación plástica de un material. Es una herramienta importante en la industria de la metalurgia y en aplicaciones de control de calidad donde se requiere medir la dureza de piezas o componentes.
