05 - DUREZZE - Archivio

PROVE DI DUREZZA
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PROVE DI DUREZZA
PROVA CONVENZIONALE CHE FORNISCE
INDICI DI CONFRONTO SULLA QUALITÀ DEL
MATERIALE, DEI PROCESSI TECNOLOGICI, DEI
TRATTAMENTI TERMICI E DI ALCUNE
FONDAMENTALI PROPRIETÀ MECCANICHE
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INDICE
• CLASSIFICAZIONE DUREZZA
• TIPOLOGIE DUREZZE
• DUREZZA BRINELL
• DUREZZA VICKERS
• DUREZZA ROCKWELL
• MICRODUREZZA VICKERS
• MICRODUREZZA KNOOP
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DEFINIZIONE DI DUREZZA
METALLURGISTICAMENTE SI DEFINISCE
DUREZZA LA RESISTENZA CHE UN
MATERIALE OPPONE ALLA PENETRAZIONE DI
UN CORPO DURO DI FORMA E DIMENSIONI
PRESTABILITE (PENETRATORE)
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DEFINIZIONE DI DUREZZA
MECCANICAMENTE, PER IL PROGETTISTA,
RAPPRESENTA ANCHE SE INDIRETTAMENTE LA
RESISTENZA A TRAZIONE.
TRIBOLOGICAMENTE RAPPRESENTA LA RESISTENZA
AD USURA.
TECNOLOGICAMENTE RAPPRESENTA LA RESISTENZA
AL TAGLIO E QUINDI LA LAVORABILITÀ ALLE MU.
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TIPOLOGIE PROVE DI DUREZZA
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VANTAGGI PROVE DI DUREZZA
• NON RICHIEDERE PROVETTE
• NON DISTRUGGE IL PEZZO SU CUI VIENE
ESEGUITA LA PROVA
• PUÒ ESSERE ESEGUITA RAPIDAMENTE
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SCALA MOHS (SCALFITTURA)
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DUREZZA BRINELL (UNI EN ISO 6506) DUREZZA BRINELL
d
d =
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DUREZZA BRINELL
P
d
2
1 +
2
t
d 2
d 1
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d
πD(D
-
S =
HB =
2 2
D − d )
2
F
S
2 × F×
0,102
HB =
2 2
πD(D
- D - d )
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VALIDITÀ DELLA PROVA
LA PROVA DÀ VALORI ATTENDIBILI SE:
d
=
D
0,375
IL CONFRONTO SI HA QUANDO
d/D = 0,24 ÷ 0,6
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VALIDITÀ DELLA PROVA
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CONDIZIONI DI PROVA
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VALIDITÀ DELLA PROVA
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CONDIZIONI DI PROVA
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CONDIZIONI DI PROVA
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DIAMETRO PENETRATORE
IL DIAMETRO DEL PENETRATORE DEVE ESSERE
SCELTO TRA I SEGUENTI VALORI:
(10 – 5 – 2,5 – 1) mm
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CONDIZIONI DI PROVA
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CONDIZIONI DI PROVA
STANDARD
• DIAMETRO PENETRATORE D = 10 mm
• CARICO APPLICATO F = 29400 N
• TEMPO DI APPLICAZIONE t = 15 s
IN CONDIZIONI DIFFERENTI SI DEVE FARE
RIFERIMENTO ALLA SEGUENTE RELAZIONE:
0,102 F = n D²
(PREFERIRE SEMPRE IL DIAMETRO PIÙ
GRANDE POSSIBILE)
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COEFFICIENTE n
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DUREZZA BRINELL PER CONFRONTO
SI ESEGUE QUANDO LE DIMENSIONI DEL PEZZO
NON CONSENTONO IL TRASPORTO O IL
PIAZZAMENTO SUL SUPPORTO DEL DUROMETRO
→ SI DISPONE LA SFERA TRA IL PEZZO DA
PROVARE ED UN CAMPIONE
DI DUREZZA NOTA
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SIMBOLOGIA
HB 5 / 750 / 15 350
VALORE DUREZZA
TEMPO APPLICAZIONE (s)
VALORE CARICO APPLICATO (kg)
DIAMETRO PENETRATORE (mm)
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DUREZZA BRINELL PER CONFRONTO
ESERCITANDO UNA FORZA F, SI HANNO
PENETRAZIONI DIVERSE DELLA SFERA NEI
PEZZI A SECONDA DELLA LORO DUREZZA
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LIMITI DUREZZA BRINELL
• CAMPO DI APPLICAZIONE LIMITATO A CAUSA
DELLA DUREZZA DEL PENETRATORE
• POSSIBILITÀ DI ERRORI NELLA MISURA
DELL’IMPRONTA
• MISURA INDIRETTA
• VARIABILITÀ DEI RISULTATI
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DUREZZA VICKERS (UNI EN ISO 6507)
• EVOLUZIONE DELLA PROVA BRINELL
• UTILIZZA UN PENETRATORE IN DIAMANTE
• FORMA PENETRATORE: PIRAMIDE RETTA A BASE
QUADRATA
IMPORTANZA DUREZZA BRINELL
PUR AVENDO LIMITAZIONI NEL CAMPO DI
UTILIZZO È MOLTO IMPORTANTE GRAZIE ALLA
RELAZIONE EMPIRICA:
R m ≅ 3,35 HB
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PENETRATORE VICKERS
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d
O
68°
O'
l
A
D
a
B

CONDIZIONI DI PROVA
MACRODUREZZA
• CARICO APPLICATO F = 9,8 ÷ 980 N (1 ÷ 100 kg)
• CONDIZIONI STANDARD F = 294 N (30 kg)
• TEMPO DI APPLICAZIONE t = 15 s
MICRODUREZZA
• CARICO APPLICATO F < 9,8 N (1 kg)
• TEMPO DI APPLICAZIONE t = 15 s
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SIMBOLOGIA
HV 20 / 30 640
VALORE CARICO APPLICATO (kg)
VALORE DUREZZA
TEMPO APPLICAZIONE(s)
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HV =
F
S
DUREZZA VICKERS
136°
0,102×
F F
HV = = 0,1891
2
2
d
d
1,854
P
d
d =
d
2
1 +
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LIMITI DUREZZA VICKERS
LA PROVA VICKERS NON HA LIMITI!
ESISTONO MATERIALI CON DUREZZE VICKERS
DI OLTRE 5000 PUNTI!
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2

CONFRONTO BRINELL – VICKERS
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DUREZZA ROCKWELL (UNI EN ISO 6508)
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ERRORI DUREZZA VICKERS
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PENETRATORI ROCKWELL
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DUREZZA ROCKWELL SCALA B
Fo F0+F1 F0
e
y
e = accrescimento
rimanente
y = deformazione
elastica
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SCALE ROCKWELL
• SCALA B HRB = 130 – e
PENETRATORE: SFERA IN METALLO DURO
CARICO TOTALE: 10 + 90 = 100 kg
IMPIEGO: MATERIALI CON HB < 200
• SCALA C HRC = 100 – e
PENETRATORE: CONO IN DIAMANTE
CARICO TOTALE: 10 + 140 = 150 kg
IMPIEGO: MATERIALI CON HB > 200
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DUREZZA ROCKWELL SCALA C
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MODALITÀ DI PROVA
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SCALE ROCKWELL
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SIMBOLOGIA
IL VALORE DI DUREZZA ROCKWELL SI OTTIENE
COME LETTURA DIRETTA DAL DUROMETRO:
45 HRC
60 HRB
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SCALE ROCKWELL SUPERFICIALI
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CONFRONTO TRA DUREZZE
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CONFRONTO TRA DUREZZE
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PROBLEMA
COME FACCIO SE LO SPESSORE DA MISURARE È
DURO E SOTTILE (DEPOSITI CVD-PVD, STRATI
NITRURATI, SALDATURE, …)?
LE PROVE VISTE NON VANNO PIÙ BENE!!!
- LA BRINELL NON HA IL PENETRATORE ADATTO
- LA VICKERS E LA ROCKWELL UTILIZZANO
CARICHI TROPPO ELEVATI (SFONDANO)
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CONFRONTO TRA DUREZZE
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PROBLEMA
• FILM SOFT – SUBSTRATO DURO
• SUBSTRATO SOFT – FILM DURO
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PROBLEMA
PER EVITARE INFLUENZE DEL SUBSTRATO,
L’AFFONDAMENTO MASSIMO DEVE ESSERE
INFERIORE AL 10% DELLO SPESSORE TOTALE
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MICRODUREZZA VICKERS
IL CARICO DI PROVA PREVISTO PER LA
MICRODUREZZA È COMPRESO TRA 1 E 1000 g f
→ A PARTE L’ENTITÀ DEL CARICO, LA
MICRODUREZZA VICKERS È REGOLAMENTATA
DALLE STESSE MODALITÀ DELLA
MACRODUREZZA (PENTETRATORE, TEMPI,
LETTURA,… )
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MICRODUREZZA
LE PROVE DI MICRODUREZZA SI EFFETTUANO
CON CARICHI PICCOLISSIMI SU CAMPIONI
LUCIDATI ED ATTACCATI PER L'ESAME
METALLOGRAFICO → SI PUÒ VALUTARE LA
DUREZZA DI UN SINGOLO COSTITUENTE
CRISTALLINO, OPPURE VARIAZIONI DI DUREZZA
ENTRO REGIONI MOLTO PICCOLE
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MICRODUREZZA VICKERS
DOMANDA:
I VALORI RICAVATI DALLA MICRODUREZZA
VICKERS SONO CONFRONTABILI CON QUELLI
RICAVATI CON LA MACRODUREZZA?
RISPOSTA:
NO!!!
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MICRODUREZZA VICKERS
DATO CHE LA MICRODUREZZA VIENE
ESEGUITA ALLO STESSO MODO DELLA MACRO
IL SUO VALORE DOVREBBE ESSERE
DETERMINATO CON LA STESSA RELAZIONE:
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MICRODUREZZA VICKERS
LA DEFORMAZIONE ELASTICA d e NON È
MISURABILE → MICRODUREZZA NON
CONFRONTABILE CON MACRODUREZZA → IL
VALORE DELLA MICRODUREZZA CRESCE CON IL
DIMINUIRE DEL CARICO DI PROVA SECONDO UNA
LEGGE SPERIMENTALE, DETERMINABILE CASO
PER CASO
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MICRODUREZZA VICKERS
IMPORTANTE!!!
IL CARICO APPLICATO È MOLTO PICCOLO → LA
DEFORMAZIONE IMPOSTA AL PEZZO È
ANCH’ESSA MOLTO PICCOLA → IL CONTRIBUTO
ELASTICO IN QUESTO CASO NON È PIÙ
TRASCURABILE → NUOVA RELAZIONE:
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MICRODUREZZA VICKERS
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MICRODUREZZA KNOOP
PER QUESTA PROVA VIENE IMPIEGATO UN
PENETRATORE DI DIAMANTE A FORMA DI
PIRAMIDE RETTA CON ANGOLI AL VERTICE FRA
GLI SPIGOLI OPPOSTI DI 172°30' E DI 130°
MICRODUREZZA KNOOP
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MICRODUREZZA KNOOP
LA BASE DELLA PIRAMIDE HA LA FORMA DI UN
ROMBO LE CUI DIAGONALI STANNO NEL
RAPPORTO:
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MICRODUREZZA KNOOP
IL PENETRATORE DELLA PROVA KNOOP
PRESENTA IL VANTAGGIO DI DARE IMPRONTE
PIÙ LUNGHE E MENO PROFONDE → LA
LETTURA VIENE FATTA SULLA DIAGONALE
MAGGIORE PER OTTENERE UN MINORE
ERRORE RELATIVO
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VANTAGGI PROVA KNOOP
• MAGGIORE FACILITÀ DI LETTURA → IMPRON-
TA PIÙ LUNGA (3 VOLTE) E MINORE PROFONDI-
TÀ (2/3 PIÙ PICCOLA) A PARITÀ DI CARICO DI
PROVA E DI DUREZZA DEL PEZZO
• MAGGIORE RAPIDITÀ → SI MISURA UNA SOLA
DIAGONALE → MAGGIOR PRECISIONE NELLE
MISURAZIONI
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DUROMETRO PORTATILE
RIPOSO CARICAMENTO CARICATO IMPATTO
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UTILIZZO PROVA KNOOP
• COSTITUENTI STRUTTURALI DELLE LEGHE
METALLICHE
• STRATI SUPERFICIALI CEMENTATI, NITRURATI
O ARTIFICIALMENTE OSSIDATI
• CERAMICHE, VETRI, CARBURI METALLICI,
VERNICI, CRISTALLI
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DUROMETRO PORTATILE
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