La capacità di un materiale metallico di resistere all'indentazione superficiale causata da oggetti duri è chiamata durezza. A seconda dei diversi metodi di prova e del campo di applicazione, la durezza può essere suddivisa in durezza Brinell, durezza Rockwell, durezza Vickers, durezza Shore, microdurezza e durezza ad alta temperatura. Esistono tre durezze comunemente utilizzate per i tubi: durezza Brinell, Rockwell e Vickers.
A. Durezza Brinell (HB)
Utilizzare una sfera d'acciaio o una sfera in carburo di tungsteno di un determinato diametro per premere sulla superficie del campione con la forza di prova specificata (F). Dopo il tempo di mantenimento specificato, rimuovere la forza di prova e misurare il diametro dell'impronta (L) sulla superficie del campione. Il valore di durezza Brinell è il quoziente ottenuto dividendo la forza di prova per l'area superficiale della sfera incisa. Espresso in HBS (sfera d'acciaio), l'unità di misura è N/mm² (MPa).
La formula di calcolo è:
Nella formula: F–la forza di prova applicata sulla superficie del campione di metallo, N;
D–Diametro della sfera d'acciaio per la prova, mm;
d–diametro medio dell’indentazione, mm.
La misurazione della durezza Brinell è più accurata e affidabile, ma generalmente l'HBS è adatta solo per materiali metallici inferiori a 450 N/mm² (MPa) e non è adatta ad acciai più duri o lamiere più sottili. Tra gli standard per tubi in acciaio, la durezza Brinell è la più utilizzata. Il diametro di indentatura d viene spesso utilizzato per esprimere la durezza del materiale, un metodo intuitivo e pratico.
Esempio: 120HBS10/1000130: significa che il valore di durezza Brinell misurato utilizzando una sfera di acciaio di 10 mm di diametro sotto la forza di prova di 1000 Kgf (9,807 KN) per 30 s (secondi) è 120 N/mm2 (MPa).
B. Durezza Rockwell (HR)
La prova di durezza Rockwell, come la prova di durezza Brinell, è un metodo di prova di indentazione. La differenza sta nel fatto che misura la profondità dell'indentazione. Ovvero, sotto l'azione sequenziale della forza di prova iniziale (Fo) e della forza di prova totale (F), l'indentatore (cono o sfera d'acciaio dell'acciaieria) viene premuto contro la superficie del campione. Dopo il tempo di mantenimento specificato, la forza principale viene rimossa. Utilizzando la forza di prova, si utilizza l'incremento di profondità di indentazione residua misurato (e) per calcolare il valore di durezza. Il suo valore è un numero anonimo, rappresentato dal simbolo HR, e le scale utilizzate includono 9 scale, tra cui A, B, C, D, E, F, G, H e K. Tra queste, le scale comunemente utilizzate per le prove di durezza dell'acciaio sono generalmente A, B e C, ovvero HRA, HRB e HRC.
Il valore della durezza si calcola utilizzando la seguente formula:
Quando si esegue il test con le scale A e C, FC=100-e
Quando si esegue il test con la scala B, FC=130-e
Nella formula, e – l'incremento di profondità di indentazione residua – è espresso nell'unità specificata di 0,002 mm, ovvero, quando lo spostamento assiale dell'indentatore è di un'unità (0,002 mm), equivale a una variazione di durezza Rockwell di un numero. Maggiore è il valore di e, minore è la durezza del metallo e viceversa.
L'ambito di applicazione delle tre scale sopra menzionate è il seguente:
HRA (indentatore a cono diamantato) 20-88
HRC (indentatore conico diamantato) 20-70
HRB (indentatore a sfera in acciaio di diametro 1,588 mm) 20-100
La prova di durezza Rockwell è un metodo ampiamente utilizzato attualmente, e tra questi l'HRC è utilizzato negli standard dei tubi in acciaio, secondo solo alla durezza Brinell HB. La durezza Rockwell può essere utilizzata per misurare materiali metallici da estremamente teneri a estremamente duri. Compensa le carenze del metodo Brinell. È più semplice del metodo Brinell e il valore di durezza può essere letto direttamente sul quadrante del durometro. Tuttavia, a causa della sua piccola incisione, il valore di durezza non è accurato quanto il metodo Brinell.
C. Durezza Vickers (HV)
La prova di durezza Vickers è anche un metodo di prova di indentazione. Si preme un penetratore diamantato a forma piramidale quadrata con un angolo compreso di 136° tra le superfici opposte contro la superficie di prova con una forza di prova preimpostata (F) e lo si rimuove dopo il tempo di mantenimento specificato. Per determinare la forza, misurare la lunghezza delle due diagonali dell'indentazione.
Il valore di durezza Vickers è il quoziente tra la forza di prova e la superficie di indentazione. La sua formula di calcolo è:
Nella formula: HV–simbolo di durezza Vickers, N/mm2 (MPa);
Forza di prova F, N;
d–la media aritmetica delle due diagonali dell’indentazione, mm.
La forza di prova F utilizzata per la durezza Vickers è 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) e altri sei livelli. Il valore di durezza può essere misurato nell'intervallo 5~1000 HV.
Esempio di metodo di espressione: 640HV30/20 significa che il valore di durezza Vickers misurato con una forza di prova di 30Hgf (294,2N) per 20S (secondi) è 640N/mm2 (MPa).
Il metodo di durezza Vickers può essere utilizzato per determinare la durezza di materiali metallici molto sottili e strati superficiali. Presenta i principali vantaggi dei metodi Brinell e Rockwell e ne supera i difetti fondamentali, ma non è semplice come il metodo Rockwell. Il metodo Vickers è raramente utilizzato negli standard per tubi in acciaio.
Data di pubblicazione: 03-04-2024