Durezza Vickers definizione e formule

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DEFINIZIONE DI DUREZZA

La durezza è definita come la resistenza alla penetrazione superficiale; per penetrazione statica essa si divide in macrodurezza quando coinvolge un “grande” volume di materiale (carichi 10 N¸50 kN); e in microdurezza quando coinvolge un “piccolo” volume di materiale (carichi 0,05 N¸10 N), ad esempio su vernici, su depositi, per studi sulle strutture, etc.
Per qualsiasi prova di durezza bisogna tener conto del tipo di apparecchiatura, del materiale, della procedura corretta, delle norme vigenti e dell’analisi dei risultati.

IN COSA CONSISTE LA PROVA DI DUREZZA VICKERS

La prova, valida per i materiali ferrosi, consiste nel premere un penetratore di diamante a forma di piramide retta a base quadrata con un angolo, tra le facce opposte al vertice, di 136° contro la superficie del pezzo in prova. Dopo la rimozione della forza F si va a misurare la diagonale media d dell’impronta lasciata sulla superficie.
La prova di durezza Vickers fa riferimento alla normativa UNI 1955.

SIMBOLOGIA, UNITA’ DI MISURA, FORMULE, VALIDITA’
E LIMITI DELLA PROVA

Il simbolo della prova è HV, e non presenta alcun limite perché il penetratore è di diamante, che è il materiale più duro conosciuto. Si può notare che per valori fino a 300 punti HVºHBSºHBW.
Formula generale:
F: carico di prova;
S: area della superficie laterale dell’impronta lasciato a carico tolto;

Schema costruttivo durometro.

Sostituendo:

Le caratteristiche di esecuzione della prova sono le seguenti:

Forma del penetratore: piramide retta a base quadrata con angolo tra le facce opposte di 136°;
Carichi: >10 N (in funzione del materiale);
Tempo per caricare: 2¸8 [s];
Tempo di carico: 10¸15 [s] (dipende dal materiale);
Temperatura di prova: (23±5) °C;
Numero di impronte: almeno due (consigliamo tre);
Tipo di impronta lasciata: quadrata (o meglio romboidale non regolare);
Si rilevano: due diagonali d1 e d2;
Distanza dal centro dell’impronta al bordo del pezzo: ();
Distanza tra i centri delle varie impronte: ();
Spessore del pezzo: ();

Formula:

F[kgf]; d[mm];

avendo la forza in newton:

F[N]; d[mm];

SVOLGIMENTO DELLA PROVA

Dopo aver preparato correttamente il pezzo da prendere in esame

(ottone P – Cu Zn 40 Pb 2), lo si è posizionato sul ripiano mobile del durometro universale verificando la giusta distanza dal bordo sotto il penetratore.

Il penetratore utilizzato è stato uno apposito per la prova Vickers. Il carico era di 30 kgf = 294,3 N
Si avvicina il pezzo al penetratore finché sullo schermo translucido non si sovrappongono le due linee: quella dell’indice e quella dell’ALT. Per una precisa sovrapposizione si può agire su un regolatore, ma solo per piccoli spostamenti.
Si applica il carico, agendo sulla manovella presente alla destra del durometro, cercando di evitare movimenti bruschi su quest’ultima. L’indicatore sullo schermo effettuerà un rapido cambiamento di valore e da quando si stabilisce dovranno trascorrere all’incirca 20 secondi.
Dopo aver tolto il carico si allontana il pezzo dal penetratore e si passa alla fase di lettura delle diagonali.
Con l’utilizzo di uno microscopio episcopico, si rilevano dalla provetta le due diagonali ortogonali dell’impronta lasciata. I dati raccolti vengono successivamente elaborati da un foglio elettronico (tipo Excel).

Penetratore Vickers, si può notare la forma piramidale e l’inclinazione tra le facce.

Come consigliato in precedenza abbiamo rilevato tre impronte per ogni prova in modo circolare a circa 2/3 del raggio dal centro del pezzo, poiché vogliamo verificare se la durezza è costante.

A fianco viene riportata l’immagine che si presenta al microscopio episcopio. Dopo aver messo a fuoco l’immagine, si posizionano, attraverso delle manopole con precisione millesimale, le linee di fede (le linee verticali) in modo che siano ortogonali a una diagonale dell’impronta. Su uno “schermo” si può leggere la distanza tra le linee che corrisponde alla lunghezza della diagonale; successivamente si ruota l’immagine con l’apposito dispositivo e si ripete l’operazione per leggere la lunghezza della seconda diagonale.

CALCOLI E TABELLE

Impronta	F (kgf)	F (N)	d1 (mm)	d2 (mm)	d (mm)	HV
	30	294,3
1^			0,819	0,780	0,800	87,088
2^			0,834	0,793	0,814	84,116
3^			0,814	0,791	0,803	86,438

Il “d” è la diagonale media delle due trovate.

Scrittura: i risultati vanno presentati nel seguente modo:

n HVb/c

Dove:

n: punti di durezza;

b: carico di prova;

c: tempo di carico, che se è quello convenzionale (10¸15 s) si può omettere;

1^ prova 87,1HV30/20

2^ prova 84,1HV30/20

3^ prova 86,4HV30/20

Valore medio 85,9HV30/20

CONCLUSIONI GENERALI

A differenza della prova Brinell precedentemente effettuata sullo stesso materiale, si è eseguita una sola prova, perché la Vickers ha meno vincoli e non ha limiti, insomma è un miglioramento della prova Brinell. I valori della durezza HV rilevati dovrebbero essere all’incirca equivalenti a quelli della prova Brinell:

HBS»HV (con una differenza di max 8%)

Nella Brinell:
differisce del 10,3% dal valore ideale di 0,375

La differenza tra i valori della durezza della prova Brinell e della Vickers è:

La differenza è abbastanza elevata, ciò è dovuto a un’imprecisione nella lettura dell’impronta, e al fatto della superficie non era ben levigata. Inoltre tra le due prove la provetta è stata “lavorata”, cioè è stato asportato del truciolo sulla superficie di prova e potrebbe aver provocato un leggero incrudimento.

FONTI UTILIZZATE

Laboratorio tecnologico - Alfredo Secciani
Manuale del durometro Galileo A-200
Manuale degli ottoni - Vincenzo Loconsolo & Luca Nobili
Normative vigenti
Sito internet: www.xoomer.virgilio.it/treclassi

Fonte: http://xoomer.virgilio.it/treclassi/relvic_1a.zip
Autori:
Daverio Davide
Parziale Massimo
Romagnoli Ennio

Durezza Vickers definizione e formule