Metallurgia

Prova di durezza Brinell e Vickers

π∗D(D− DD → diametro sferad → diametro improntap → carico in kg o N (moltiplico tutto * 0.102)p = 302D Esecuzione della prova :Si sceglie D ( tab. “1, 2.5, 5, 10”)Si determina p con la tabellaSi esegue la provaSi misura d e si verifica che d/D = (cos a/2) = 0.25 - 0.50 se ciò è verificato, la prova è validaLa prova di durezza Brinell perde di valore se è > 650 Hb durezza troppo elevata rispetto alle sfere incarburi e in acciaio.Nella prova Brinell Rm=3.3*Hb → per gli acciai speciali da costruzione350HBW1/30/20350→ durezzaHBW → tipo di sfera (HBW carburo /HBS o HB acciaio )Metallurgia 131→diametro sfera30→ forza kg20→ tempo sVickers(Il valore di durezza Vickers è il rapporto tra il carico applicato al penetratore e l’area della superficiepiramidale dell’impronta)p= ∗HV k 2dk= 1.854 se p kgk=0.181 se p NEsecuzione della prova :Il campione deve essere lucidato

(prova micro durezza) o rettificato (prova macro durezza). Il campione deve essere sempre bloccato quanto più saldamente possibile, in modo che non possa muoversi durante la prova.

Si prende la provetta e si mette sulla tavola porta pezzi della macchina. Per mezzo dell'apposito volantino avviciniamo il penetratore al diamante al pezzo fino a farlo venire a contatto. Azioniamo poi la leva, essendo a sua volta collegata ad un pistone e ad una molla immersa in olio idraulico agisce da sola per il tempo prestabilito di 8 secondi. In seguito, risolleviamo il penetratore e leggiamo la misura della diagonale con il microscopio.

La Vickers e la Brinell sono simili fino a 500 HB a patto che nella Brinell si rispetti l'angolo di 136°. È possibile ottenere impronte di piccole dimensioni e testare campioni di dimensioni limitate ed indagare fasi e costituenti locali.

Metallurgia 14620HV50/30620→durezza50→ forza kg30→ tempo sRockwell (non ha significato fisico) h=

• −HR N sh → affondamentos → unità di scala (0.002)N→ in funzione delle scale (non confrontabili le 2 scale )- mat duro =100 (a,b,c)→ cono diamante 120°- 130 (b,e,f,g,h,k)→sfere (1/16’’ 1/8’’)(precarico di 10 kg, ce anche quella con precarico da 3 kg quella superficiale)
• Esecuzione della prova :si appoggia il penetratore sul pezzo e si applica un precarico Fo (sempre di 10 Kg)per l’assestamentosi azzera il comparatore che misura l’affondamento del penetratoresi applica il carico vero e proprio F1 (diverso a seconda della prova)
• Metallurgia 15dopo 10 s si toglie F1 e si misura l’affondamento
• Rapidità di esecuzione.Non necessita di una misura dell’impronta e quindi la finitura superficiale può anche non essereaccurata.
• Leeb( La durezza misurata è funzione dell’energia assorbita dal materiale. La velocità della massabattente dopo il rimbalzo è proporzionale alla

durezza della superficie del materiale )v= * 10002HL v1v2 → dopo urtov1→ prima urto

Per una corretta misurazione :

• Massa e spessore del pezzo sufficientemente grandi
• Buona finitura superficiale se spessore o massa sono troppo piccoli si deve porre il pezzo su un supporto rigido e pesante accoppiandovelo adeguatamente

Il calcolatore del durometro restituisce il valore dalla misura sia in Durometro Leeb è portatile per cui è utile per prove in linea e sul campo

Metallurgia 16

Resilienza( resistenza alle sollecitazioni, urti )

Viene valutata misurando il lavoro compiuto per rompere un provino mediante un urto a flessione con una macchina apposita [J] (pendolo di Charpy ).

Elevata energia assorbita elevata resilienza elevata deformazione (rottura tenace), bassa energia assorbita bassa resilienza bassa deformazione (rottura fragile)

La prova di resilienza fornisce indicazioni sul comportamento del materiale in quelle condizioni di prova, non sul comportamento in generale

diraffreddamento dallo stato liquido fino a temperatura ambiente.= + −V C M fiCi→ componenti ( noi ne usiamo 2)M → fattore fisici (1)f → numero di fasi presenti (1 o 2)quella semplificata per i nostri scopiV=3-f

Metallurgia 19

Le orizzontali

Al passaggio di questa orizzontale avvengono cambi di micro strutture ( micro struttura eutettica sottol’orizzontale )

Al passaggio di questa struttura non ci sono cambi di microstrutture ( non esiste la micro strutturaperitettica sotto l’orizzontale ho 100% di beta )

FeC

Le fasi presenti nel diagramma di stato Fe-Csono le seguenti:

• -liquido
• -fase → soluzione solida di atomi di C nel reticolo cubico a corpo centrato (ccc) del Ferro ;α α
• -fase → soluzione solida di atomi di C nel reticolo cubico a facce centrate (cfc) del Ferro ;γ γ
• -fase → soluzione solida di atomi di C nel reticolo cubico a corpo centrato (ccc) del Ferro ;δ δ
• -fase Fe3C→ carburo di ferro.

La quantità di carbonio contenuta è C=6.69%. Su tale diagramma vengono studiate sia le leghe con C<2.11%, chiamate acciai, sia quelle con C=2.11%÷6.69% chiamate ghise. Le strutture previste dal diagramma di stato Fe-C sono elencate di seguito.

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Campo degli Acciai-Ferrite ; (F ;) → struttura a grani equiassici costituita omogeneamente da fase δ- Ferrite (F) → struttura a grani equiassici costituita omogeneamente da fase. Tale struttura è α-spesso indicato col solo nome di Ferrite (F);-Austenite (A) → struttura a grani equiassici costituita omogeneamente da fase γ-Cementite Secondaria (CII) → struttura a placchette posizionate lungo il bordo grano austenitico costituita omogeneamente da Fe3C. È dovuta allo smiscelamento di C dalla fase (dovuto ad una γ-diminuzione di solubilità del C in questa fase) nell’intervallo di temperature.

T=727°C ÷ 1148°C;

-Cementite Terziaria (CIII) → struttura a placchette posizionate lungo il bordo grano ferritico costituita omogeneamente da Fe3C. È dovuta allo smiscelamento di C dalla fase (dovuto ad una α diminuzione di solubilità del C in questa fase) nell'intervallo di temperature che vanno da quella ambiente a 727°C;

-Perlite (P) → struttura bifasica a grani equiassici costituita da lamelle alternate di fase α e Fe3C;

-Campo delle Ghise-Austenite (A) → struttura a grani equiassici costituita omogeneamente da fase γ;

-Cementite Primaria (CI) → struttura aciculare formata a partire dallo stato liquido nell'intervallo di composizioni C=4.3% ÷ 6.69%;

-Cementite Secondaria (CII) → struttura a placchette posizionate lungo il bordo grano austenitico costituita omogeneamente da Fe3C. È dovuta allo smiscelamento di C dalla fase (dovuto ad una γ diminuzione di solubilità del C in questa fase).

Nell'intervallo di temperature T=727°C÷1148°C:

• Ledeburite (L) → struttura bifasica costituita da fase (globuli) e Fe3C (matrice). Si forma a partire dallo stato liquido quando la lega incontra l'orizzontale eutettica (T=1148°C).
• Ledeburite Trasformata (LT) → struttura bifasica costituita da fase (globuli+fe3c globuli) e Fe3Cα(matrice). Si forma a partire dalla struttura ledeburitica quando la lega incontra l'orizzontale eutettoidica (T=727°C).
• Perlite (P) → struttura bifasica a grani equiassici costituita da lamelle alternate di fase e Fe3Cα.

Metallurgia 21 Trattamenti termici Punti critici:

• ≃a1 → orizzontale eutettoidica (A-P) 727°C≃ 727 < < 911°C
• a3 → linea austenite ferrite Xacm → linea austenite cementite
• A1 → temperatura dell'equilibrio austenite perlite, l'austenite si forma al riscaldo o si scompone al raffreddamento formando l'eutettoide ferrite cementite
• A3

→ temperatura dell’equilibrio austenite ferrite, nel caso di acciaio ipoeutettoide, al di sopra della quale solo l’austenite è stabile e al di sotto della quale appare la ferrite

Acm → temperatura d’equilibrio austenite cementite nel caso di acciaio ipereutettoide al di sopra della quale solo l’austenite è stabile e al di sotto della quale appare progressivamente la cementite

Metallurgia 22

Esistono inoltre i punti critici Ac1, Ac3 (per gli acciai ipoeutettoidici) e Acm (per gli acciai ipereutettoidici) le cui definizioni sono coerenti con quelle precedenti, ma in questo caso dobbiamo fare riferimento alle reali condizioni di riscaldo anziché a situazioni d’equilibrio. Esistono infine i punti critici Ar1, Ar3 (per gli acciai ipoeutettoidici) e Arcm (per gli acciai ipereutettoidici) che fanno riferimento alle reali condizioni di raffreddamento.

TTT e CCT

RICORDA LA DUREZZA 3 CIFRE HB( fino a 500)/ HV, 2 CIFRE HR

le curve dipendono da

Tutti gli elementi in lega spostano le curve in basso e a dx (tranne il cobalto) composizione chimica dimensione del grano cristallino dell'austenite + è grande più si spostano in basso e a dx

TTT→ curve isoterma raffreddare e mantenimento a una temperatura per un periodo

Strutture: perlite (grossa a fine), bainite, martensite

Metallurgia 23CCT→ curve raffreddamenti continui (aria, forno, acqua, sali, olio)

Strutture: perlite (grossa a fine), martensite

Lo scopo di questo trattamento alla fine è sempre quello di ottenere