NMX-B-118: Dureza Vickers y Knoop método de prueba y reporte trazable

Esta norma establece los métodos de prueba y los requisitos para determinar la dureza Vickers (HV) y Knoop (HK) en materiales metálicos. Define el principio de la medición por indentación, el equipo mínimo, la preparación de las probetas, el procedimiento de ensayo, los criterios de medición óptica y el contenido mínimo del informe, de modo que los resultados sean comparables entre laboratorios. El documento también estructura un conjunto de apéndices normativos y uno informativo que cubren verificación y estandarización del sistema de ensayo (máquinas, indentadores y bloques patrón), así como factores de corrección e incertidumbre de medición.

En términos de campo de aplicación, la prueba Vickers abarca un rango amplio de cargas que va aproximadamente de 9.807 N a 1176.80 N (de 1 kgf a 120 kgf), mientras que la prueba Knoop se especifica con cargas de 9.807 N a 19.613 N (de 1 kgf a 2 kgf). Para situaciones de microindentación (cargas ≤ 1 kgf), la norma remite a la literatura técnica externa citada en su apéndice, a fin de complementar lineamientos de procedimiento y práctica. Con ello se cubren tanto mediciones de microestructura como evaluaciones con cargas mayores sin alterar el espíritu metrológico de la norma.

La norma no establece requisitos de seguridad, por lo que el usuario debe definir y cumplir las prácticas apropiadas de seguridad e higiene, así como cualquier requisito regulatorio aplicable. Para respaldar la calidad metrológica del ensayo, los apéndices B a E (normativos) detallan programas de verificación, estandarización de máquinas e indentadores y requisitos para bloques patrón; el apéndice F (normativo) aporta factores de corrección en superficies no planas, y el apéndice G (informativo) muestra ejemplos para estimar la incertidumbre asociada a Vickers y Knoop.

El resultado del método es un número de dureza (HV u HK) calculado a partir de las dimensiones de la huella que produce un indentador de diamante normalizado bajo carga estática especificada, con medición óptica y criterios de resolución definidos para asegurar lecturas repetibles y trazables.

Dureza por indentación. Es el número que describe la resistencia de un material metálico a la penetración de un penetrador de diamante bajo carga estática. Ese número se obtiene midiendo la huella que deja el penetrador y relacionándola con la carga aplicada. En esta norma, la dureza puede expresarse como HV (Vickers) o HK (Knoop).

Dureza Vickers (HV). Utiliza un penetrador piramidal de base cuadrada. Tras aplicar y retirar la carga, se miden las diagonales de la huella; el valor HV se calcula a partir de la diagonal media y la carga empleada. Su ventaja es la aplicabilidad en un rango amplio de cargas y en una gran variedad de materiales.

Dureza Knoop (HK). Emplea un penetrador romboidal alargado que produce una huella con diagonales desiguales. La lectura HK se basa en el cociente entre la carga y el área proyectada de la huella (estimada a partir de la diagonal larga). Es especialmente útil para capas delgadas, zonas próximas al borde y microestructuras finas.

Escala. Cada lectura de HV o HK va acompañada de su escala (combinación de tipo de penetrador y carga). En la práctica se designa como, por ejemplo, HV10 (Vickers con carga nominal 10) u HK0.5 (Knoop con carga nominal 0.5). Esta designación hace comparables los resultados entre laboratorios.

Microindentación y macroindentación. La norma diferencia dos familias de ensayo según la magnitud de la carga. En microindentación se obtienen huellas muy pequeñas que exigen mayor cuidado óptico y de preparación superficial; en macroindentación se usan cargas mayores, adecuadas para materiales y secciones más robustas.

Tiempo bajo carga (dwell). Es el periodo durante el cual se mantiene la carga máxima antes de retirar el penetrador. Debe declararse en el informe cuando no coincide con el valor de referencia de la norma, ya que influye en la forma y tamaño de la huella.

Medición óptica y resolución. La lectura de diagonales exige objetivos con apertura numérica y campo plano suficientes para definir los bordes de la huella con nitidez. La resolución del sistema óptico y la correcta iluminación son claves para minimizar la dispersión de las lecturas.

Ubicación y espaciado de huellas. Para evitar que una indentación afecte a otra, la norma establece distancias mínimas entre huellas y respecto a bordes, cambios de fase o inclusiones. También orienta sobre dónde colocar los puntos de prueba en función del objetivo del ensayo.

Máquina de prueba vs. máquina de estandarización. La primera es la que realiza los ensayos rutinarios; la segunda es un equipo con tolerancias más estrictas usado para estandarizar (calificar) máquinas, penetradores y bloques patrón. Esta separación garantiza trazabilidad y control metrológico.

Bloques patrón. Son materiales de referencia con valores de dureza designados, usados para verificación indirecta de la máquina de prueba. Su fabricación, marcado y certificado deben cumplir requisitos específicos para que sirvan como base de comparación confiable.

Verificación y estandarización. La norma diferencia verificación directa (revisión de funciones y parámetros del equipo), verificación indirecta (comparación con bloques patrón) y verificación periódica (programada). Además define procedimientos para estandarizar máquinas y penetradores, incluyendo criterios de aceptación.

Repetibilidad, error e incertidumbre. La repetibilidad describe la dispersión de lecturas bajo condiciones constantes; el error cuantifica la desviación respecto a un valor de referencia; la incertidumbre expresa el grado de confianza del resultado reportado. La norma ofrece un marco para estimar y declarar estos componentes en el informe.

Expresión del resultado. Un reporte correcto incluye el número de dureza con su escala, la carga aplicada, el tiempo bajo carga cuando difiere del valor de referencia, las condiciones relevantes del ensayo y cualquier observación que ayude a interpretar el dato (por ejemplo, curvatura de la muestra o presencia de recubrimientos).

Medir dureza con NMX‑B‑118 aporta un marco común para comparar resultados Vickers (HV) y Knoop (HK) en distintos laboratorios y materiales. La norma integra ambas familias de ensayo bajo un mismo lenguaje: define escalas, fija criterios mínimos de medición óptica y estandariza la forma de reportar. Eso se traduce en datos más consistentes, útiles para control de calidad, desarrollo de materiales y validación de procesos térmicos o de recubrimiento.

Otra ventaja es la selección informada de la escala y la carga. Al distinguir micro y macro‑indentación y explicar cómo se expresa cada resultado, el método permite adaptar el ensayo a la geometría y al espesor de la pieza sin perder comparabilidad. En recubrimientos delgados o zonas próximas al borde, Knoop puede ofrecer lecturas más estables; en materiales masivos y homogéneos, Vickers brinda una ventana de trabajo amplia con interpretaciones directas.

La norma también refuerza la trazabilidad metrológica. Incluye lineamientos para verificar y estandarizar máquinas de dureza, indentadores y bloques patrón, lo que ayuda a controlar la dispersión por equipo, desgaste o ajustes inadecuados. Con planes de verificación periódica y criterios de aceptación, los laboratorios pueden demostrar la validez continua de sus mediciones y fortalecer auditorías en sistemas de calidad como ISO/IEC 17025.

En condiciones reales, pocas piezas son superficies planas perfectas. Por eso se contemplan correcciones en superficies esféricas o cilíndricas y criterios de espaciado/ubicación de huellas que reducen interferencias entre indentaciones. Además, las recomendaciones de óptica —definición de bordes, resolución y selección de objetivo— disminuyen errores de lectura y promueven repetibilidad.

Finalmente, el método estandariza el contenido mínimo del informe y ofrece una guía práctica para estimar la incertidumbre de medición. Juntas, estas dos piezas elevan el valor del dato: ayudan a tomar decisiones con fundamento —desde liberar lotes hasta investigar desviaciones— y a dialogar con clientes o auditores sobre cómo se obtuvo y qué confianza estadística tiene el resultado. Cuando se necesiten conversiones a otras escalas o correlaciones con propiedades mecánicas, la norma orienta su uso con las cautelas del caso para evitar conclusiones fuera de rango.

La medición de dureza por indentación bajo NMX‑B‑118 tiene un impacto directo en la cadena del acero y metalmecánica. Acerías, fundiciones y forjas validan el efecto de composición, tratamiento térmico y enfriamiento en lotes de placas, barras, piezas fundidas y forjadas. Talleres de maquinado y fabricantes de troqueles y herramientas usan HV/HK para controlar temple, revenido y desgaste, mientras que líneas de soldadura y recargue verifican zonas afectadas por el calor y la homogeneidad entre cordones.

En automotriz y autopartes, HV/HK ayuda a asegurar la consistencia de partes críticas como ejes, engranes, resortes, rodamientos, tornillería y lámina conformada. Las mediciones apoyan liberación de lotes, homologación de proveedores y análisis de fallas cuando hay variaciones de dureza entre zonas o entre lotes de acero.

En aeroespacial, ferroviario y marítimo, la dureza sirve para documentar el desempeño de aleaciones avanzadas, tratamientos superficiales y uniones. Ensambladores y sus cadenas de suministro requieren resultados repetibles, con reporte claro de carga, tiempo bajo carga y condiciones de medición, a fin de sostener auditorías, análisis de causa raíz y trazabilidad en campo.

El sector energía —generación, petróleo y gas, petroquímica y minería— utiliza HV/HK para evaluar componentes sometidos a condiciones exigentes: tuberías, bridas, válvulas, recipientes a presión, álabes y elementos de transmisión. La dureza apoya estrategias de mantenimiento, inspección en servicio y vida útil, así como la recepción de piezas críticas.

En superficies y recubrimientos, HV/HK aporta sensibilidad para capas delgadas (nitruro, cromado, PVD/CVD, recargues), zonas próximas al borde y gradientes de tratamiento. También es útil en manufactura aditiva y reparación para mapear heterogeneidades locales y validar parámetros de proceso antes de pasar a ensayos destructivos más costosos.

Finalmente, laboratorios de prueba, universidades y centros de I+D emplean NMX‑B‑118 para comparar materiales, desarrollar procesos y formar criterios de peritaje. En entornos regulados o auditados, los reportes de dureza integrados a sistemas de calidad —por ejemplo, alineados con ISO/IEC 17025— facilitan la aceptación entre clientes y autoridades, al tiempo que fortalecen la defensa técnica de las decisiones.

La norma se centra en materiales metálicos en forma de productos y piezas terminadas: aceros al carbono y aleados (incluidos inoxidables), fundiciones, y aleaciones no ferrosas como aluminio, cobre, níquel o titanio. El ensayo puede realizarse sobre probetas preparadas o directamente en componentes de producción —lámina, barra, alambre, perfiles, piezas forjadas o fundidas, soldaduras y recargues— siempre que la zona medida permita obtener una huella legible y estable.

Para que el dato sea representativo, el estado superficial del espécimen es clave: la zona de medición debe estar plana, pulida y limpia, sin óxidos, rebabas ni residuos que deformen el contorno de la huella. En piezas con recubrimientos o capas endurecidas, la selección de escala y carga debe favorecer que la huella quede confinada a la capa; cuando el objetivo es evaluar capas delgadas o áreas próximas a bordes, Knoop suele ofrecer una lectura más confiable por la geometría elongada de su huella. En materiales masivos y homogéneos, Vickers proporciona un marco amplio y práctico.

El espesor del material en la zona medida debe ser suficiente para que la huella no esté influida por el soporte o por la cara opuesta. En láminas delgadas o probetas pequeñas, conviene usar cargas bajas y un soporte rígido y estable, evitando respaldos blandos que introduzcan error. Si la pieza es cilíndrica o esférica, existen dos rutas válidas: preparar cupones planos extraídos de la pieza, o aplicar correcciones por curvatura cuando el ensayo deba hacerse in situ. En diámetros pequeños, las micro‑cargas ayudan a reducir la distorsión de la huella.

La ubicación de los puntos debe evitar bordes, transiciones bruscas de microestructura, inclusiones evidentes y cordones de soldadura cuando no sean el objeto del ensayo. En soldaduras o zonas afectadas por el calor, es útil planear un mapeo con varias huellas que cruce metal base, ZAC y metal de aporte para capturar el gradiente real. Las huellas deben espaciarse lo suficiente entre sí y respecto a discontinuidades para que una medición no contamine la siguiente.

El ensayo se realiza en condiciones ambientales controladas. Si por necesidad operativa se mide fuera del intervalo habitual, debe declararse en el informe junto con cualquier condición que pueda influir en el resultado (acabado superficial, orientación de la pieza, presencia de recubrimientos o tratamientos). Finalmente, recuerda que los bloques patrón no son “materiales de producción”: se utilizan para verificar o estandarizar el sistema de medición; la conformidad del producto se evalúa sobre las piezas o probetas que representan al lote real.

La NMX‑B‑118 ofrece dos caminos complementarios para caracterizar metales: Vickers (HV) y Knoop (HK). La ventaja común es un lenguaje de medición unificado —carga controlada, lectura óptica y reporte estructurado— que permite comparar resultados entre piezas, lotes y laboratorios. Elegir correctamente la escala y la carga vuelve al método versátil: puede evaluar desde recubrimientos delgados hasta secciones masivas sin perder trazabilidad del dato.

Vickers es la opción generalista. La huella piramidal simétrica se adapta bien a la mayoría de aleaciones y espesores, y suele ofrecer una lectura estable cuando el material es relativamente homogéneo. Su limitación aparece en zonas próximas al borde, capas finas o microestructuras muy direccionales: la huella puede intersectar fronteras o promediar fases distintas, enmascarando gradientes locales.

Knoop brilla en lo delicado. Su huella alargada permite “aterrizar” la medición dentro de capas delgadas y cerca de transiciones sin invadir regiones no deseadas. Esto lo hace útil en recubrimientos, zonas afectadas por el calor o mapeos finos a través de uniones. A cambio, es más sensible a la orientación de la huella y a la calidad óptica: medir correctamente la diagonal larga exige enfoque, iluminación y contraste impecables.

La magnitud de la carga es otro punto clave. En microindentación se exploran volúmenes pequeños con alta sensibilidad a la preparación superficial y a la resolución del objetivo; en macroindentación se gana robustez frente a irregularidades locales, pero se corre el riesgo de promediar heterogeneidades. En ambos casos conviene que la huella quede en el rango óptico “cómodo” del equipo: demasiado pequeña aumenta el error de lectura; demasiado grande distorsiona el contorno y puede acercarse a bordes o discontinuidades.

La geometría de la pieza también condiciona. En superficies cilíndricas o esféricas, la lectura puede sesgarse si no se corrige la curvatura. Dos estrategias ayudan: extraer cupones planos cuando el proceso lo permite o aplicar factores de corrección cuando se mida directamente sobre la pieza. En diámetros pequeños o paredes delgadas, las cargas bajas y una fixtura rígida reducen errores por flexión o asentamiento.

El método es fuerte en comparabilidad, pero no es un oráculo universal. La dureza no sustituye a propiedades como tenacidad o resistencia a fatiga, y las conversiones hacia otras escalas o a valores de resistencia deben tratarse con cautela y dentro del contexto del material y su tratamiento. La validez del dato depende del control metrológico: verificación y estandarización periódica de máquina, indentador y bloques patrón; definición del tiempo bajo carga cuando difiera del de referencia; y un informe que documente condiciones inusuales. Con esa disciplina —propia de sistemas de calidad como ISO/IEC 17025— la dureza HV/HK se vuelve una herramienta confiable para decisiones técnicas.

Preparación superficial deficiente. La dureza por indentación se gana o se pierde en la superficie. Rasguños de lijado, rebabas, óxidos o contaminantes desdibujan los bordes de la huella y empujan la lectura hacia arriba o hacia abajo sin que sea evidente. Una superficie plana, pulida y limpia reduce la dispersión y evita que el borde “brille” o se pierda por falta de contraste.

Selección inadecuada de escala y carga. Usar cargas altas en capas delgadas promedia con el sustrato; usar cargas muy bajas en materiales heterogéneos amplifica el ruido local. Vickers ofrece un rango amplio y práctico para materiales masivos; Knoop ayuda a “aterrizar” la medición en recubrimientos, zonas cercanas a bordes o gradientes finos. El objetivo es que la huella tenga un tamaño cómodo para la óptica y no invada transiciones.

Óptica y enfoque fuera de control. Medir diagonales con un objetivo sin la resolución adecuada, con iluminación dura o con el plano de enfoque mal ajustado genera huellas “fantasma” y bordes imprecisos. Antes de leer, conviene validar que el contraste, la nitidez y la escala de medición (retícula o software) estén verificados y libres de juego mecánico.

Fijación y geometría de la pieza. Un espécimen que flexa, vibra o no está bien apoyado cambia de posición durante el ciclo de carga; el resultado es una huella asimétrica o distorsionada. En superficies cilíndricas o esféricas, medir “tal cual” sin preparar cupones planos o sin aplicar correcciones por curvatura sesga el valor reportado. La fixtura debe ser rígida y estable.

Ubicación y espaciado de huellas. Colocar indentaciones demasiado cerca entre sí, de bordes, inclusiones o microestructuras en transición (por ejemplo, en soldaduras) provoca interferencia mecánica entre huellas o lecturas no representativas. En uniones o zonas afectadas por calor, el mapeo cruzando metal base–ZAC–metal de aporte evita conclusiones engañosas.

Desgaste del penetrador y máquina sin verificar. Un indentador mellado o desalineado y una máquina fuera de tolerancia arrastran un sesgo difícil de detectar a simple vista. Las verificaciones directas/indirectas y la estandarización periódica con bloques patrón acotan el error y documentan que el sistema de medición sigue siendo válido.

Confusión de unidades y designaciones. Reportar “dureza 300” sin decir si es HV u HK, sin carga ni tiempo bajo carga, resta trazabilidad. También es frecuente mezclar unidades (kgf/N) o redondear en exceso. Un reporte consistente incluye el número de dureza con su escala, la carga nominal, el tiempo bajo carga si difiere del de referencia y las condiciones relevantes del ensayo.

Conversiones indiscriminadas. Trasladar HV/HK a otras escalas o a propiedades como resistencia a la tensión con tablas genéricas puede ser tentador, pero fuera de su rango material/proceso genera decisiones erradas. Las conversiones y correlaciones deben manejarse con cautela y con su contexto técnico a la vista.

Muestreo insuficiente o sesgado. Hacer “una sola lectura representativa” en piezas con variabilidad real es una invitación al falso control. Muestras pequeñas, zonas con gradiente o materiales con tratamientos locales requieren varias huellas planeadas y espaciadas para capturar la variación verdadera del lote.

Omisiones en el informe. Dejar fuera la ubicación de las huellas, la condición superficial, la temperatura de ensayo o las observaciones sobre curvatura y recubrimientos dificulta reproducir o auditar el resultado. Un informe claro ahorra retrabajos y discusiones posteriores.

Un buen reporte de dureza convierte las lecturas en evidencia clara y defendible. Debe dejar explícito qué se midió, cómo se midió y dónde se midió, de forma que cualquier lector competente pueda repetir el procedimiento y comprender el grado de confianza del resultado.

En la expresión del resultado, especifica siempre el método y la escala junto con el número obtenido. Ejemplos de redacción limpia son: HV10 = … para Vickers con la carga nominal indicada por la escala, u HK0.5 = … para Knoop en microcarga. Acompaña cada zona o condición de ensayo con el número de lecturas, la media, la dispersión (desviación estándar o rango) y, cuando sea relevante, mínimo y máximo. Si el tiempo bajo carga no fue el de referencia o si las condiciones ambientales fueron inusuales, decláralo junto al resultado.

La ubicación de las huellas importa tanto como el valor. Describe con palabras —o con un esquema sencillo— dónde se tomó cada grupo de lecturas: cara, orientación, distancia a bordes, relación con cordones de soldadura o zonas afectadas por el calor. En piezas complejas conviene incluir un mapeo breve (por ejemplo, metal base, transición y recubrimiento) para que se entienda el gradiente real del material.

La calidad metrológica del dato se respalda con información del sistema de medición. Identifica máquina, penetrador y bloques patrón utilizados, así como su estado de verificación/estandarización más reciente. Si se aplicaron correcciones por curvatura o alguna consideración especial de óptica (objetivo, resolución, método de lectura), decláralas como parte del proceso. Cuando el laboratorio disponga de incertidumbre de medición, puede reportarse como incertidumbre expandida junto con una nota de cómo se estimó; si no se incluye numéricamente, al menos señala que está disponible a solicitud.

El informe también debe registrar observaciones que puedan influir en la lectura: condición superficial (pulido, limpieza), presencia de recubrimientos, espesor de la pieza en la zona medida, fixtura o soporte usado y cualquier desviación del procedimiento interno. Si el cliente requiere conversiones a otras escalas o correlaciones con propiedades mecánicas, hazlo con cautela y declara la fuente o el marco de validez. Finalmente, recuerda que la declaración de conformidad (acepta/no acepta) depende de la especificación del producto o del acuerdo técnico; el reporte de dureza por sí mismo no impone criterios si no están definidos.

¿Cuándo conviene Vickers y cuándo Knoop?
Vickers es el “caballo de batalla” para la mayoría de aleaciones y espesores gracias a su huella simétrica. Knoop resulta preferible en capas delgadas, zonas próximas a bordes o cuando necesitas “aterrizar” la huella en regiones muy estrechas sin invadir áreas vecinas.

¿Cómo elijo la carga?
Piensa en el volumen que quieres muestrear. Cargas bajas capturan detalle local y reducen el riesgo de atravesar recubrimientos; cargas altas promedian heterogeneidades y aportan robustez en materiales masivos. El tamaño de la huella debe quedar cómodo para la óptica del equipo.

¿Microindentación o macroindentación?
La microindentación es ideal para recubrimientos, gradientes y láminas delgadas; la macroindentación funciona mejor en secciones gruesas y materiales homogéneos. Cambiar de un régimen a otro modifica la sensibilidad a la preparación superficial y al enfoque.

¿Qué pasa si mi pieza es cilíndrica o esférica?
La curvatura sesga la lectura si no se trata. Dos rutas lícitas: preparar cupones planos extraídos de la pieza o aplicar factores de corrección al medir in situ. En diámetros pequeños, usa cargas bajas y una fixtura realmente rígida.

¿Cuántas huellas necesito?
Evita la “medición única milagrosa”. Traza un plan de puntos por zona (por ejemplo, metal base, transición y recubrimiento; o a través de la ZAC en soldaduras) y reporta el número de lecturas con media y dispersión. Así capturas la variación real del lote.

¿Qué debo documentar en el informe?
Escala y método, carga aplicada, tiempo bajo carga si difiere del de referencia, condiciones relevantes (superficie, soporte, temperatura), identificación de máquina/penetrador/bloques y su verificación vigente, ubicación de las huellas y cualquier corrección aplicada. Si estimas incertidumbre, indícala con el método de cálculo utilizado.

¿Puedo convertir HV/HK a otras escalas o a resistencia a la tensión?
Con cautela y dentro de rangos válidos. Las tablas genéricas son orientativas; fuera de contexto material‑proceso pueden inducir decisiones erróneas. Declara la fuente y evita presentar conversiones como equivalencias exactas.

¿Cómo controlo errores “invisibles”?
Cuidando tres frentes: preparación superficial (pulido y limpieza que definan bien los bordes), óptica (resolución y enfoque verificados) y metrología (máquina, penetrador y bloques con verificación/estandarización al día). Si algo no cuadra, revisa primero estos cimientos.

¿Qué hago con valores claramente atípicos?
Detén la interpretación y busca causa: bordes mal definidos, huella cercana a discontinuidades, vibración/fixtura deficiente, penetrador dañado o cambio de régimen de carga. Repite la medición solo después de corregir el origen probable.

¿La dureza sustituye otros ensayos mecánicos?
No. Es una pieza del rompecabezas. Úsala como indicador rápido para control y comparación; para propiedades como tenacidad o fatiga, recurre a ensayos específicos o a correlaciones validadas en el material de interés.