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Prova di durezza

Intorno al 1900, Adolf Martens propose la seguente definizione per le prove di durezza: “La durezza è la resistenza di un corpo all’indentazione di un altro corpo (più duro)", si tratta di una semplice ma precisa definizione che rimane attuale anche oggi in campo tecnico. La durezza tecnica è una caratteristica meccanica che può essere utilizzata per descrivere un materiale o lo stato di un materiale.

La durezza non può essere misurata direttamente, ma è derivata da variabili di misura primarie (ad esempio il carico di prova, la profondità e l'area di indentazione). A seconda del metodo di prova, il valore di durezza viene determinato tramite:

  • Carico di prova e uno dei valori geometrici che caratterizzano l'indentazione della durezza (per esempio la profondità di indentazione)
  • Semplicemente attraverso una lunghezza che caratterizza l’indentazione
  • Attraverso una diversa risposta del materiale (ad esempio la resistenza ai graffi).

I valori di durezza possono essere confrontati se sono stati determinati con lo stesso metodo di prova con parametri di prova identici

Un valore di durezza significativo può essere caratterizzato solo dai seguenti criteri: definizione del valore di durezza, geometria e materiale del penetratore, dimensione del carico di prova, durata e tipo di applicazione del carico di prova, condizione e qualità superficiale del provino.

Le considerazioni principali nella scelta di un metodo di prova di durezza includono:

  • Rapporto costo-efficacia
  • Costo/sforzo relativi alla preparazione del provino
  • Disponibilità di macchine e strumenti
  • Requisiti delle norme

Fattori aggiuntivi:

  • Materiale e durezza del provino
  • Forma, dimensioni e peso
  • Accessibilità del provino
  • Natura della prova
  • Incertezza di misura ammissibile

Metodi per prove di durezza

Solitamente, per testare i metalli si utilizzano metodi che prevedono l'applicazione di forze statiche. Un penetratore (sfera, cono o piramide) in carburo o diamante viene premuto verticalmente sulla superficie di un provino appoggiato su una base solida. Il carico di prova viene applicato in modo uniforme e senza impatti, con tempi di applicazione e di dwell definiti. In molti metodi di prova l'indentazione viene misurata dopo la rimozione del carico. Per calcolare il valore di durezza vengono utilizzati i valori di misura della lunghezza (profondità dell'impronta, diagonali, diametro) ed il carico di prova.

Nella pratica, con il moderno e sempre più importante metodo di indentazione strumentato (durezza Martens) vengono utilizzati i metodi per i test di durezza Rockwell, Brinel e Vickers e Knoop. Questo metodo, impiegato con qualsiasi materiale, viene sempre più utilizzato, in particolare nel settore della ricerca e sviluppo e dell'industria, in quanto fornisce parametri aggiuntivi per determinare le proprietà del materiale e il valore di durezza.

I metodi con applicazione dinamica della forza richiedono spesso dispositivi mobili, in particolare quando si testano componenti di grandi dimensioni.

Metodi per le prove di durezza

Prove Vickers secondo la ISO 6507

Prova di durezza Vickers, ISO 6507, ASTM E92, ASTM E384
a Prove Vickers secondo la ISO 6507

Prove Rockwell secondo la ISO 6508

Prova di durezza su metalli: metodo misurazione della profondità, ISO 6508, ASTM E18
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Prove Brinell secondo la ISO 6506

Prove di durezza Brinell, ISO 6506, ASTM E10
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Prove di indentazione strumentate secondo ISO 14577

La prova di indentazione strumentata secondo ISO 14577 permette una descrizione completa delle proprietà meccaniche dei materiali.
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Nanoindentazione

La nanoindentazione è la caratterizzazione meccanica completa degli strati sottili o delle piccole superfici in combinazione con un’appropriata risoluzione del carico e della corsa.
a Nanoindentazione

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