PROVE DI DUREZZA
La durezza H (hardness) e’ la
resistenza che la superficie
di un materiale oppone
alla sua penetrazione.
La durezza influenza la
resistenza all' incisione,
all' usura, al taglio e talvolta
anche alla corrosione.
I metodi per valutare la durezza
d'un componente
sono molteplici.
Prof. Paolo Nicolia
Prove di durezza
Le prove di durezza sono molto in uso perché hanno diversi
vantaggi:
• non richiedono provette, potendosi eseguire direttamente sul
pezzo in esame
• non distruggono ne alterano l’organo sottoposto alla prova
• forniscono indici di confronto per un giudizio sulla qualità del
materiale
• consentono di stabilire il grado di lavorazione alle macchine
utensili di un pezzo
• consentono di valutare, con buona approssimazione la
resistenza a trazione degli acciai
Prove di durezza
In base alla durezza viene effettuata la scelta dei materiali
soggetti a sfregamento e degli utensili per lavorazioni
meccaniche.
I materiali più duri hanno elevata resistenza alla trazione,
sono poco plastici e sono pertanto adatti alle lavorazioni
con le macchine utensili.
I materiali meno duri sono invece più plastici, hanno
bassa resistenza a trazione e sono perciò adatti ad essere
lavorati per stampaggio a caldo o a freddo.
La durezza varia con la temperatura del materiale, al
crescere della temperatura la durezza diminuisce
Prove statiche
Si basano sulla misura dell'impronta lasciata sulla
superficie del saggio o provetta da un penetratore
adeguatamente caricato.
Appartengono a questa classe le misure di durezza
Rockwell , Brinell, Vickers e Knoop,
e com'e' noto si distinguono per tipo di penetratore
usato e per il carico applicato, nonche' per la tecnica
di rilevamento della dimensione dell'impronta
lasciata sul saggio provato.
PROVA DI DUREZZA
DUREZZA
E’ la proprietà che hanno i materiali di resistere alla
penetrazione di un corpo di materiale duro.
Gli apparecchi per l’esecuzione della prova sono detti durometri
Durezza Rockwell
L’apparecchio per eseguire la prova col metodo
rockwell è un durometro che fornisce direttamente
l’indice di durezza cercato.
Questa prova è oggi la più impiegata, per la sua
praticità e immediatezza di lettura.
La prova consiste nel far penetrare ( in due tempi
e con un carico prestabilito ) una sfera di acciaio
duro di diametro 1,58 mm (1/16 di pollice) oppure
un cono di diamante con angolo al vertice di 120°,
nel materiale da esaminare
Esecuzione della prova HRB
Per materiali meno duri
La prova si svolge in tre fasi:
1) Si applica senza urto un carico iniziale Fo = 98 N (10 kg ) e
si azzera il quadrante
2) Si aggiunge al carico iniziale di 98 N (10 kg) un altro carico
addizionale F1 = 882 N (90 kg) progressivamente in
5-10 secondi raggiungendo il carico totale Ft =980N
3) Dopo circa 30 secondi, si elimina il carico addizionale F1 di
882 N e si esegue la lettura sul quadrante, con il
penetratore sempre sollecitato dal carico iniziale di 98 N
Esecuzione della prova HRC
Per materiali duri
La prova si svolge in tre fasi:
1) Si applica senza urto un carico iniziale Fo =98 N (10 kg) e
si azzera il quadrante
2) Si aggiunge al carico iniziale di 98 N un altro carico
addizionale F1 = 1372 N (140 kg) progressivamente in
5-10 secondi raggiungendo il carico totale Ft =1470N
3) Dopo circa 30 secondi, si elimina il carico addizionale F1 di
1372 N e si esegue la lettura sul quadrante, con il
penetratore sempre sollecitato dal carico iniziale di 98 N
Esecuzione della prova
e = accrescimento rimanente della profondità dell’impronta,
lo spessore del pezzo da provare deve essere  8 (e)
(e) viene espressa in 1/500 di mm (2 µm)
HRC 100 - e
HRB 130 - e
Rockwell
La prova Rockwell e' la piu' semplice e rapida
ma anche la meno precisa ed affidabile.
Nei test durezza più diffusi si
usano il cono o la sfera con un
precarico di 10 kg e carichi
variabili da 60 a 150 kg; ogni
possibile combinazione viene
indicata con delle lettere dalla A
alla K.
Esiste la possibilita’ di eseguire test di
durezza superficiale utilizzando sugli stessi
penetratori un precarico di 3 kg e un carico
di 15, 30 o 45 kg
un numero, rappresentante il carico,
seguito da una lettera in base al tipo di
penetratore
Durezza Brinell (HB)
In questa prova viene usato come penetratore una sfera del
diametro di 10 mm di acciaio temprato o di lega dura
sinterizzata (tipo Widia) , la quale viene pressata sulla superficie
del provino per un tempo standard (da 10 a 30 secondi) e
sotto un carico costante fissato, variabile tra 500 e 3000 Kg
Questa prova richiede inoltre l’uso di provini con superfici
lucide e piatte.
Spessore del pezzo
in [mm]
<1 1÷
3
Diametro  della
Sfera in [mm]
1
3÷6
2,5 5
>6
10
Durezza Brinell (HB)
Si definisce durezza Brinnell (HB) il rapporto
tra il valore del carico F (N) applicato e la
superficie A (mm²) dell’impronta ottenuta e
viene calcolata con la seguente equazione:
Superficie della calotta sferica
A=πDh
Il diametro (d) si ricava per mezzo di
un microscopio o di una lente
d’ingrandimento (dotati di scala
graduata)
Rapporto d/D = 0.25-0.50
Durezza Brinell (HB)
L’impronta non deve:
•
raggiungere la superficie opposta del provino
(lo spessore minimo deve essere almeno otto volte la profondità
dell’impronta)
•
essere troppo vicina al suo bordo o ad un’impronta precedente
Durezza Brinell (HB)
La prova normale richiede una sfera con diametro 10 mm.
Esistono però anche sfere di diametro 1, 2, o 5 mm per
prove particolari; allora, in condizioni di test diverse dalle
standard, i risultati vengono indicati facendo seguire al
simbolo HB un indice che specifichi nell’ordine:
• il diametro della sfera in mm;
• il carico in kg;
• la permanenza del carico in secondi.
450 HB2/120/20
Durezza Brinell (HB)
Limiti di tale prova sono le seguenti:
- nel caso di materiali molto duri ci può essere una
deformazione della sfera
- se l’impronta e’ larga la sfera può agire da innesco
per rotture
- utilizzata per materiali fortemente
eterogenei quali le ghise grigie.
Durezza Brinell (HB)
Fasi di esecuzione della prova
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Preparazione della superficie del pezzo
Posizionamento del pezzo sul piattello mobile
Accostamento del pezzo al penetratore
Predisposizione del carico (F) da applicare
Applicazione graduale del carico
Misura del tempo di applicazione del carico
Rimozione del carico
Misurazione del diametro dell’impronta (d)
Calcolo del valore di durezza HB
Durezza Vickers (HV)

La prova di durezza col
metodo Vickers consiste
ne far penetrare nel
materiale in esame un
diamante avente forma di
piramide retta a base
quadrata con angolo al
vertice di 136° premuta
con una forza F di 294 N
per un tempo variabile da
10 a 15 secondi.
Durezza Vickers (HV)
Si definisce durezza Vickers (HV) il rapporto tra il
carico di prova F (N) e l’area della superficie
S(mm²) dell’impronta moltiplicato per il fattore di
conversione (0.102), per ottenere un valore privo
di unità di misura
HV =
0.102
· F/S
Area superficie impronta in
funzione della diagonale (d)
S=0,539 *d2
Fattore di conversione
1 N = 0.102 Kgƒ
La diagonale (d) si ricava per mezzo di un
microscopio o di una lente d’ingrandimento
(dotati di scala graduata)
in quanto sostituisce la precedente
relazione in cui F era espressa in KG
Durezza Vickers (HV)
La prova richiede in condizioni standard F = 294 N una
permanenza di 10 -15 secondi;
In condizioni di test diverse i risultati vengono indicati
facendo seguire al simbolo HV un indice che specifichi
nell’ordine:
• il carico impiegato
• la durata di permanenza
640 HV100/20
Carico applicato 100 kg=981N
Tempo d’applicazione 20 s
Durezza Vickers (HV)
Fasi di esecuzione della prova
•
Si sceglie il carico da applicare
( da 5 a 100kg) generalmente pari a 294N (30 kg )
•
•
•
•
Applico il carico per 10÷15 s
Misuro l’impronta (diagonale d)
Determino la superficie dell’impronta
Ricavo la durezza HV
• per materiali molto duri
• spessore minimo del pezzo
1,5 volte la diagonale
dell’impronta
Il carico F deve raggiungere il suo valore massimo entro
10-15 secondi e permanere per un tempo uguale.
Durezza Vickers (HV)
E’ un perfezionamento del metodo Brinnel risulta essere:
la più versatile, precisa, non distruttiva
E’ valida in un intervallo di durezze illimitato e si presta
anche per le misure di microdurezza con carichi da
1 a 1000 g
impronte di microdurezza Vickers su un microcomponente misto acciaio-alluminio
Durezza Knoop (HK)
Il principio di funzionamento di questa prova e’ lo stesso di quella Vickers
eccetto per il fatto che qui viene usata una piramide di diamante a base
rombica con un rapporto tra le diagonali 7 a 1.
Si utilizza per matriali molto fragili, molto sottili o induriti superficialmente.
I carichi applicati sono piccoli, tra
25 e 3600g, e per questo viene
utilizzata per prove di microdurezza.
L’impronta lasciata, di profondita’ ,
sara’ un rombo allungato di diagonale
maggiore e minore
La durezza si ricavera’ dopo aver
misurato la diagonale maggiore
Durezza Shore
Prove di rimbalzo

Procedimento dinamico di misurazione
della durezza in cui un oggetto di massa e
dimensioni definite e' fatto cadere o
proiettato sulla superficie da provare
misurandone il rimbalzo. Le superfici più
dure sono meno plastiche e fanno
rimbalzare maggiormente ogni oggetto
che le urti.
Durezza Shore

Il metodo Shore permette una valutazione della durezza
delle gomme misurando l’altezza di rimbalzo di un corpo
cilindrico, munito alla sua estremità di una punta di
diamante arrotondata, che viene fatto cadere sulla
superficie in esame da una altezza di 10 pollici.
L’altezza di rimbalzo viene letta su una scala suddivisa in
100 parti, le cui unità corrispondono ai valori della
durezza Shore.
Semplicità e rapidità della misura
- Di norma i durometri Shore sono portatili.
- Scala A gomme morbide
- Scala D gomme dure
Proiettore di profili


È un apparecchio ad
amplificazione ottica :
permette di ottenere
sullo schermo
l’immagine ingrandita
del pezzo in esame
con la possibilità di
eseguire misurazioni
Ingrandimenti fino a 100
Relazione tra durezza e resistenza meccanica