Come si svolgono le prove di durezza?

La tipica prova di durezza prevede la pressione di un oggetto di dimensioni specifiche (penetratore) con un determinato carico sulla superficie del materiale da testare. La durezza viene determinata misurando la profondità di penetrazione del penetratore o misurando la dimensione dell'impronta che lascia.

• Le prove di durezza che misurano la profondità di penetrazione del penetratore comprendono: Rockwell, prove di penetrazione strumentale e durezza a penetrazione di sfere
• I test di durezza che misurano le dimensioni dell'impronta lasciata dal penetratore sono: Vickers, Knoop, e Brinell

I quattro metodi di test di durezza più comuni

COME GARANTIRE PRECISIONE E RIPETIBILITÀ NELLE PROVE DI DUREZZA

La corretta applicazione dei test di durezza richiede un'attenta preparazione ed esecuzione. Tuttavia, una volta adottata la metodologia di base, le prove di durezza forniscono una buona precisione e ripetibilità.

Fattori che influenzano le prove di durezza

Numerosi fattori influenzano i risultati delle prove di durezza. In generale, minore è il carico utilizzato per eseguire il test, maggiore è il numero di fattori da controllare.

Ecco alcuni dei fattori più importanti da considerare per garantire una conclusione precisa di un test di durezza.

• Controllare fattori esterni come luce, sporcizia, vibrazioni, temperatura e umidità
• Il durometro e il tavolino devono essere posizionati su un tavolo robusto e stabile, e il campione serrato o sostenuto da un supporto o da un'incudine
• Il penetratore dev'essere perpendicolare alla superficie di prova
• Durante le prove, le condizioni di illuminazione devono essere costanti per i metodi Vickers, Knoop o Brinell
• Il durometro dev'essere ricalibrato/verificato ogni volta che si cambia penetratore o obiettivo

Requisiti di preparazione della superficie per le prove di durezza

Prima di eseguire una prova di durezza su materiali metallici o altri materiali, è necessario preparare la superficie. La finitura superficiale richiesta dipende dal tipo di prova e dal carico utilizzato. In generale, la qualità di preparazione della superficie ha un effetto diretto sul risultato del test, è quindi utile tenere conto del compromesso tra qualità della superficie e variazione del risultato del test, prima di decidere per una preparazione superficiale di qualità inferiore.

Test di macrodurezza
Generalmente è sufficiente una superficie spianata e a volte non è necessaria alcuna preparazione.

Test di microdurezza
A causa dei bassi carichi utilizzati durante le prove di durezza, i test di microdurezza richiedono una superficie lucidata o elettrolucidata. È importante che i bordi/gli angoli di un'impronta valutata otticamente siano chiaramente visibili. Questa operazione può essere eseguita meccanicamente, chimicamente o elettrochimicamente. È importante che il riscaldamento o la lavorazione a freddo non modifichino le proprietà superficiali del campione.

Deformazioni

Il taglio e la prelevigatura possono creare deformazioni. Devono essere rimossi mediante lucidatura a 6,0, 3,0 o 1,0 μm, a seconda del carico utilizzato per il test.

Per carichi bassi (inferiori a 300 gf1) la superficie non deve mostrare alcuna deformazione, e i campioni devono essere sottoposti a lucidatura all'ossido o elettrolitica per ottenere una superficie completamente priva di danni. Si deve tenere conto anche del fatto che i materiali teneri e/o duttili (inferiori a 120-150 HV), sono più suscettibili alla formazione di artefatti di preparazione.

Nella seguente tabella sono riportati i requisiti di preparazione di preparazione per le diverse prove di durezza.

DEFINIZIONE DEI CARICHI PER PROVE DI DUREZZA

Ufficialmente, i carichi per prove di durezza sono espressi in Newton (N). Tuttavia, storicamente i carichi erano espressi in chilogrammi-forza (kgf), grammi-forza (gf) o libbre (p). La correlazione tra kgf, kp e N è: 1,0 kgf = 1.000 gf = 1,0 kp = 9,81 N.

• Il termine "prova di microdurezza" viene solitamente utilizzato in presenza di carichi inferiori o uguali a 1 kgf
• Il termine "prova di macrodurezza" viene utilizzato per carichi superiori a 1 kgf

Se gli standard lo permettono, utilizzare il carico/forza maggiore possibile per ottenere l'impronta più ampia e assicurare risultati più precisi.

I carichi utilizzati da ciascuno dei quattro metodi di prove di durezza dei materiali metallici* sono conformi ai vari standard ISO e ASTM.