02 - durezza
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PROVE DI DUREZZATRANSCRIPT
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ING. FABBRETTI FLORIANO 1
PROVE PROVE DIDI DUREZZADUREZZA
INDICEINDICE• CLASSIFICAZIONE DUREZZA
• TIPOLOGIE DUREZZE
• DUREZZA BRINELL
• DUREZZA VICKERS
• DUREZZA ROCKWELL
• MICRODUREZZA VICKERS
• MICRODUREZZA KNOOP
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PROVE PROVE DIDI DUREZZADUREZZA
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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DEFINIZIONE DEFINIZIONE DIDI DUREZZADUREZZA
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 DEFINIZIONE DIDI DUREZZADUREZZA
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 LAVORABILITA’ ALLE MU.
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VANTAGGI PROVE VANTAGGI PROVE DIDI DUREZZADUREZZA
• NON RICHIEDERE PROVETTE
• NON DISTRUGGE IL PEZZO SU CUI VIENE
ESEGUITA LA PROVA
• PUO’ ESSERE ESEGUITA RAPIDAMENTE
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TIPOLOGIE PROVE TIPOLOGIE PROVE DIDI DUREZZADUREZZA
DUREZZA BRINELL (UNI EN ISO 6506)DUREZZA BRINELL (UNI EN ISO 6506)
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SF
HB ====
2)dD-D(D
S22 −−−−ππππ====
)d-D-D(D
0,102F2=HB
22ππππ
××××××××
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DUREZZA BRINELLDUREZZA BRINELL
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P
t
d
d1
d22dd
d 21 +=
VALIDITA’ DELLA PROVAVALIDITA’ DELLA PROVA
LA PROVA DÀ VALORI ATTENDIBILI SE:
IL CONFRONTO SI HA QUANDO
d/D = 0,24 ÷ 0,6
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0,375Dd ====
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VALIDITA’ DELLA PROVAVALIDITA’ DELLA PROVA
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CONDIZIONI CONDIZIONI DIDI PROVAPROVA
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CONDIZIONI CONDIZIONI DIDI PROVAPROVA
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CONDIZIONI CONDIZIONI DIDI PROVAPROVA
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DIAMETRO PENETRATOREDIAMETRO PENETRATORE
IL DIAMETRO DEL PENETRATORE DEVE ESSERE
SCELTO TRA I SEGUENTI VALORI:
(10 – 5 – 2,5 – 1) mm
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CONDIZIONI CONDIZIONI DIDI PROVAPROVANORMALI
• 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)ING. FABBRETTI FLORIANO 16
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COEFFICIENTE nCOEFFICIENTE n
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SIMBOLOGIASIMBOLOGIA
HB 5 / 750 / 15 350
VALORE DUREZZA
TEMPO APPLICAZIONE (s)
VALORE CARICO APPLICATO (kg)
DIAMETRO PENETRATORE (mm)
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LIMITI DUREZZA BRINELLLIMITI 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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IMPORTANZA DUREZZA BRINELLIMPORTANZA DUREZZA BRINELL
PUR AVENDO LIMITAZIONI NEL CAMPO DI
UTILIZZO E’ MOLTO IMPORTANTE GRAZIE ALLA
RELAZIONE EMPIRICA:
Rm ≅≅≅≅ 3,35 HB
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DUREZZA VICKERS (UNI EN ISO 6507)DUREZZA VICKERS (UNI EN ISO 6507)
• EVOLUZIONE DELLA PROVA BRINELL
• UTILIZZA UN PENETRATORE IN DIAMANTE
• FORMA PENETRATORE: PIRAMIDE RETTA A BASE
QUADRATA
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PENETRATORE VICKERSPENETRATORE VICKERSd
a
O
O'
DB
A
68°
l
A
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CONDIZIONI CONDIZIONI DIDI PROVAPROVA
NORMALI - MACRODUREZZA
• CARICO APPLICATO 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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DUREZZA VICKERSDUREZZA VICKERS
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S
FHV =
22 d
F0,1891
1,854d
F0,102HV =×=
136°
P
t
2
ddd 21 +=
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SIMBOLOGIASIMBOLOGIA
HV 20 / 30 640
VALORE DUREZZA
TEMPO APPLICAZIONE(s)
VALORE CARICO APPLICATO (kg)
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LIMITI DUREZZA VICKERSLIMITI DUREZZA VICKERS
LA PROVA VICKERS NON HA LIMITI!
ESISTONO MATERIALI CON DUREZZE VICKERS
DI OLTRE 5000 PUNTI!
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CONFRONTO BRINELL CONFRONTO BRINELL –– VICKERSVICKERS
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ERRORI DUREZZA VICKERSERRORI DUREZZA VICKERS
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DUREZZA ROCKWELL DUREZZA ROCKWELL (UNI EN ISO 6508)(UNI EN ISO 6508)
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PENETRATORI ROCKWELLPENETRATORI ROCKWELL
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DUREZZA ROCKWELL SCALA “B”DUREZZA ROCKWELL SCALA “B”
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Fo F0+F1 F0
e y
e = accrescimentorimanente
y = deformazioneelastica
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DUREZZA ROCKWELL SCALA “C”DUREZZA ROCKWELL SCALA “C”
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MODALITA’ MODALITA’ DIDI PROVAPROVA
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SCALE ROCKWELLSCALE ROCKWELL
• SCALA B HRB = 130 – e
PENETRATORE: SFERA IN METALLO DURO
CARICO: 100 kg
IMPIEGO: MATERIALI CON HB < 200
• SCALA C HRC = 100 – e
PENETRATORE: CONO IN DIAMANTE
CARICO: 150 kg
IMPIEGO: MATERIALI CON HB > 200
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SCALE ROCKWELLSCALE ROCKWELL
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SCALE ROCKWELL SUPERFICIALISCALE ROCKWELL SUPERFICIALI
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SIMBOLOGIASIMBOLOGIA
IL VALORE DI DUREZZA ROCKWELL SI OTTIENE
COME LETTURA DIRETTA DAL DUROMETRO:
45 HRC
60 HRB
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CONFRONTO TRA DUREZZECONFRONTO TRA DUREZZE
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PROBLEMAPROBLEMA
E SE LO SPESSORE DA MISURARE E’ “DURO” E
SOTTILE (DEPOSITI CVD-PVD, STRATI NITRURATI,
SALDATURE, …)?
LE PROVE VISTE NON VANNO PIU’ BENE!!!
- LA BRINELL NON HA IL PENETRATORE ADATTO
- LA VICKERS E LA ROCKWELL UTILIZZANO
CARICHI TROPPO ELEVATI (“SFONDANO”)
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PROBLEMAPROBLEMA
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• FILM SOFT – SUBSTRATO DURO
• SUBSTRATO SOFT – FILM SOFT
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PROBLEMAPROBLEMA
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PER EVITARE INFLUENZE DEL SUBSTRATO,
L’AFFONDAMENTO MASSIMO DEVE ESSERE
INFERIORE AL 10% DELLO SPESSORE TOTALE
MICRODUREZZAMICRODUREZZA
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 VICKERSMICRODUREZZA VICKERS
IL CARICO DI PROVA PREVISTO PER LA
MICRODUREZZA E’ COMPRESO TRA 1 E 1000 gf
→ A PARTE L’ENTITA’ DEL CARICO, LA
MICRODUREZZA VICKERS E’ REGOLAMENTATA
DALLE STESSE MODALITA’ DELLA
MACRODUREZZA (PENTETRATORE, TEMPI,
LETTURA,… )
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MICRODUREZZA VICKERSMICRODUREZZA VICKERS
DOMANDA:
I VALORI RICAVATI DALLA MICRODUREZZA
VICKERS SONO CONFRONTABILI CON QUELLI
RICAVATI CON LA MACRODUREZZA?
RISPOSTA:
NO!!!
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MICRODUREZZA VICKERSMICRODUREZZA 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 VICKERSMICRODUREZZA VICKERSIMPORTANTE!!!
IL CARICO APPLICATO E’ MOLTO PICCOLO → LA
DEFORMAZIONE IMPOSTA AL PEZZO E’
ANCH’ESSA MOLTO PICCOLA → IL CONTRIBUTO
ELASTICO IN QUESTO CASO NON E’ PIU’
TRASCURABILE → NUOVA RELAZIONE:
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MICRODUREZZA VICKERSMICRODUREZZA VICKERS
LA DEFORMAZIONE ELASTICA de NON E’
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 VICKERSMICRODUREZZA VICKERS
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MICRODUREZZA KNOOPMICRODUREZZA KNOOPPER 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°
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MICRODUREZZA KNOOPMICRODUREZZA KNOOP
LA BASE DELLA PIRAMIDE HA LA FORMA DI
UN ROMBO LE CUI DIAGONALI STANNO NEL
RAPPORTO:
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MICRODUREZZA KNOOPMICRODUREZZA KNOOP
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MICRODUREZZA KNOOPMICRODUREZZA 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 KNOOPVANTAGGI PROVA KNOOP
• MAGGIORE FACILITÀ DI LETTURA→ IMPRONTA
PIÙ LUNGA (3 VOLTE) E MINORE PROFONDITÀ
(2/3 PIÙ PICCOLA) A PARITÀ DI CARICO DI PRO-
VA E DI DUREZZA DEL PEZZO
• MAGGIORE RAPIDITÀ → SI MISURA UNA SOLA
DIAGONALE → MAGGIOR PRECISIONE NELLE
MISURAZIONI
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UTILIZZO PROVA KNOOPUTILIZZO PROVA KNOOP
• COSTITUENTI STRUTTURALI DELLE LEGHE
METALLICHE
• STRATI SUPERFICIALI CEMENTATI, NITRURATI
O ARTIFICIALMENTE OSSIDATI
• CERAMICHE, VETRI, CARBURI METALLICI,
VERNICI, CRISTALLI
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SCELTA DELLA DUREZZASCELTA DELLA DUREZZA
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SCELTA DELLA DUREZZASCELTA DELLA DUREZZA
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SCELTA DELLA DUREZZASCELTA DELLA DUREZZA
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA• “SCIENZA E INGEGNERIA DEI MATERIALI UNA
INTRODUZIONE”; W.D.CALLISTER Jr – ED EDISES
• “METALLURGIA” VOL.3; G.M. PAOLUCCI – ED
LIBRERIA PROGETTO, PADOVA
• “I CRITERI DI SCELTA E DI TRATTAMENTO DEGLI
ACCIAI DA COSTRUZIONE E DA UTENSILI”; VOL.1
CIBALDI CESARE – AQM
• NORME UNIING. FABBRETTI FLORIANO 58