Metallurgia - Riassunto prove meccaniche

Risultati principali della prova di trazione

F = σ · A

Modulo di Young: E = σ / ε

Carico di snervamento: S

Carico di rottura: R

Allungamento a rottura: u

Coefficiente di strizione: Z

Area sottesa alla curva: lavoro assorbito

provino per rompersi [mJ/mm ]=[N/mm ]*[mm/mm]

A = allungamento percentuale non proporzionale sotto carico massimo

Δe = deformazione permanente per restrizione

A = allungamento percentuale dopo rottura

Δeg sA 18

Curva di trazione a 20°C su acciaio da bonifica legato al Cr (bulloneria) 19

Curva SFORZI REALI / DEFORMAZIONI REALI

Se al posto di calcolare sforzi e deformazioni come Diagramma reale

ΔF L LLs e= = = 0

S L L0 0 0

introduco delle nuove grandezze L e S (valori istantanei di sezione e lunghezza del provino), e calcolo ΔF L LLs e= = = s** * ist 0S L List ist ist s, ottengo il diagramma "reale". La curva continua a salire perché la S del provino diminuisce. [%] 20

Curva SFORZI REALI - DEFORMAZIONI REALIs* e*

Essendo difficoltosa la misurazione diretta di S è preferibile calcolare eist smediante le seguenti formule (valevoli però solo fino a )me* s* s= ln (e+1) = (e+1)

Dallo snervamento al

carico massimo la curva di trazione reale può descritta dalla seguente equazione dove: K = costante di resistenza e n = indice di incrudimento (per gli acciai 0.1< n < 0.3). In un diagramma bilogaritmico questa tratto è rappresentato da una retta di equazione: s*ln n e K sono due indici che caratterizzano il materiale in campo plastico. In particolare n indica la tendenza del metallo ad incrudirsi.

PROVE DI DUREZZA

Prove di durezza basate sull'improntatura: la durezza è definita in base alla resistenza che il materiale oppone a lasciarsi improntare da un utensile (penetratore o improntatore) di forma nota.

• Durezza Brinell (UNI EN ISO 6506)
• Durezza Vickers (UNI EN ISO 6507)
• Durezza Rockwell (UNI EN ISO 6508)

Durezza BRINELL

Il valore di durezza Brinell è il rapporto tra il carico applicato all'area dell'impronta e della superficie sferica P [kg]: carico

applicato al penetratore2 P = HB * (D^2 - d^2) / D^2

d [mm]: diametro della sfera

dell'impronta

d [mm]: diametro2 P = HB * (D^2 - d^2) / D^2

Nel caso in cui P [N]

Si indica con: HBW sfera in carburo

HB o HBS sfera in acciaio 23

Durezza BRINELL

D [mm]: diametro della sfera

d [mm]: diametro dell'impronta

hd Tempo di > di 8 h permanenza del carico: da 10 a 15 sec., poi si toglie e si misura l'impronta

> di 3 d

Da 4 a 6 d

• La prova deve essere effettuata su una superficie piana, esente da ossidi e da materie estranee

• dell'impronta

La prova necessita una misura ottica e pertanto la provetta deve presentare una finitura superficiale che ne consenta la misura con precisione

• Per testare una superficie rappresentativa della provetta, il diametro della sfera può essere scelto il maggiore possibile, compatibilmente con il valore del carico da applicare e con lo spessore della provetta (s> = 8h)

• Se si vogliono eseguire più prove sulla stessa superficie, le impronte devono essere a

Distanza tale che le relative porzioni di materiale incrudito nei loro dintorni non interferiscano.

Durezza BRINELL

• Scelto D, da norma è noto il carico da applicare.
• 2P/D = l'angolo dell'impronta

Bisogna fare in modo che in ogni prova di penetrazione sia circa 136°. Questo permette di avere una condizione di similitudine fra diverse prove; la mancata applicazione di questa condizione porta ad ottenere valori di durezza non confrontabili. (ad es. sullo stesso materiale si otterrebbero valori di HB diversi anche cambiando un solo parametro, D o P).

Durezza BRINELL

• Si sceglie D
• Si determina P con la tabella
• Si esegue la prova a/2
• Si d/D = (cos = 0.25 - 0.50 misura d e si verifica che se ciò è verificato, la prova è valida
• La prova perde valore se HB>650 perché incominciano ad essere confrontabili i valori di durezza di sfera e materiale in esame (sotto carico la sfera si deforma).
• Si Rm = h

Posso calcolare una stima di Rm con: dove h= 3.3 per gli acciai speciali da costruzione

Se i parametri della prova sono diversi da D=10 mm, P=3000Kg e t=10 s, va350 HBWindicato; es: 1/30/20 26

Durezza VICKERS

Il valore di durezza Vickers è il rapporto tra il carico applicato all'area dell'impronta penetratore e della superficie piramidale

P [kg]: carico applicato al penetratore = HV 1.854 dell'impronta2 d [mm]: diagonale

d P = HV 0.1891 Nel caso in cui P [N]2d

Durezza VICKERS

Il carico P può essere qualsiasi, essendo la condizione di similitudine automaticamente rispettata (angolo di penetrazione sempre di 136°)

Il diamante consente di testare materiali molto duri

E' possibile ottenere impronte di piccole dimensioni e testare campioni di dimensioni limitate ed indagare fasi e costituenti locali

Maggior cura nella preparazione della superficie dei campioni l'impronta (specialmente se è piccola)

• Dist. Minima fra impronte adiacenti o fra impronta e bordo: 4 x d
• Spessore provino: >1.5 x d
• Esempio di indicazione: 620 HV 2850/30

1. si appoggia il penetratore sul pezzo e si applica un precarico Fo (sempre di 10 Kg) per l'assestamento;
2. si azzera il comparatore che misura l'affondamento del penetratore;
3. si applica il carico vero e proprio F1 (diverso a seconda della prova);
4. dopo 10 s si toglie F1 e si misura l'affondamento;
5. si calcola il valore della durezza come: HR = (Sh - h) / N

C, D 29N=130 per Rockwell di tipo B, E, F, G, H, K

Durezza ROCKWELL

• Rapidità di esecuzione vantaggi
• dell'impronta
• Non necessita di una misura e quindi la finitura superficiale può anche non essere accurata svantaggi
• Durezza di tipo convenzionale con assenza di correlazioni teoriche con HV e HB Esistono solo correlazioni di tipo empirico
• A, C, D usate per materiali molto duri; C è sconsigliata se il materiale è troppo duro (il carico elevato può danneggiare il penetratore). Per durezze < di 20 HRC è consigliabile usare la HRB.
• Dist. Minima fra 2 impronte: 4 x d (minimo 2mm)
• fra impronta e bordo: 2.5 x d (minimo 1mm)
• Minimo spessore del provino: 10 x h (sfera) 15 x h (cono)

Durezza ROCKWELL

Durezza ROCKWELL superficiale Precarico: 3Kg h= -HR 100 0.001

Durezza Shore

Il penetratore è una