Durezza Rockwell su provino Jomini

Classe 5^ - Tecnologie mecc. di proc. e prod. - UdA n° 3: Prove e controlli – Durezza Rockwell su provino Jominy
PROVA DI DUREZZA ROCKWELL (HRC) SU PROVINO JOMINI
AL FINE DI DETERMINARE LA TEMPRABILITÀ DI UN ACCIAIO
La durezza può essere definita come una resistenza alle sollecitazioni di piccole porzioni di
materia che tendono ad essere spostate localmente.
La durezza è una proprietà meccanica del materiale e dipende dalle strutture cristalline e dalla
elasticità dello stesso. Nelle leghe metalliche la durezza aumenta ad opera del possibile
incrudimento provocato da lavorazioni meccaniche o da trattamenti termici.
Le prove di durezza principali sono eseguite in Laboratorio Tecnologico solitamente nel 2°
Biennio dell’ITIS ad indirizzo “Meccanica, meccatronica ed energia”.
La temprabilità è una proprietà tecnologica in quanto con la relativa prova si intende accertare
l’attitudine del materiale ad essere lavorato in un certo modo.
La temprabilità è l’attitudine di un materiale a subire (per effetto di riscaldamenti e successivi
raffreddamenti più o meno rapidi) trasformazioni cristalline tali da ottenere una struttura diversa e,
quindi, caratteristiche meccaniche e tecnologiche differenti. Temprabili sono per esempio gli acciai
che hanno una percentuale di carbonio superiore allo 0,40 %.
In figura sono riportate le
curve ad U di sue acciai: a
sinistra sono le curve di un
acciaio al carbonio (C 40); a
destra quelle di un acciaio legato
(30CrNiMo8). Risulta che il
secondo acciaio possiede una
temprabilità più elevata del
primo, risultando le curve con
andamento della durezza più
costante.
La penetrazione della tempra, e quindi della durezza, all’interno di un provino, non si mantiene
costante ma diminuisce man mano che dalla superficie esterna del pezzo sottoposto a
raffreddamento ci si avvicina al cuore del pezzo stesso. La durezza risulta maggiore sulla superficie
esterna e più o meno minore (a seconda dell’acciaio) all’interno dello stesso pezzo.
Quanto più l’andamento della durezza è costante, tanto più è la penetrazione della tempra,
tanto più possiamo dire che l’acciaio è “temprabile”.
Tali diagrammi sono però più difficili da ottenere. Per questo si ricorre al metodo ideato da
Walter E. Jominy nel 1937.
La prova unificata utilizzata è la Prova Jominy, eseguita solitamente nel secondo dei due anni
che costituiscono il 2° Biennio (4° anno). Talvolta, però, per motivi di tempo, non si riesce ad
effettuare la prova nella classe quarta. Per questo riteniamo di riprendere l’argomento già trattato
nel 2° Biennio e di effettuare la prova al 5° anno.
La prova di temprabilità, che mette insieme praticamente due prove di laboratorio, ha lo scopo
di individuare la penetrazione della tempra, e quindi della durezza, all’interno di un provino.
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PROVA DI DUREZZA ROCKWELL
(secondo UNI 562-75 - UNI EN ISO 3738 e 6508)
Si definisce durezza Rockwell, ideata dall'americano Rockwell nel 1925, un numero
convenzionale ricavato in funzione della profondità di penetrazione del pezzo da esaminare. Questa
prova si differenzia infatti dalla Brinell e dalla Vickers poiché non prende in considerazione le
dimensioni dell’impronta, bensì la sua profondità.
Esistono due tipi di durezza Rockwell, a seconda del pezzo da esaminare: quella per materiali
relativamente teneri (HRB), utilizzata nel caso dei materiali avente durezza Brinell HB < 200 e
quella per materiali duri (HRC), utilizzata nel caso dei materiali avente durezza Brinell HB > 200.
La macchina utilizzata è il durometro per prova Rockwell. Un durometro molto utilizzato è per
esempio il durometro Galileo, che permette di leggere direttamente i valori di durezza sullo
schermo translucido posto nella parte superiore dell’incastellatura. In questo sono presenti,
ingrandite, le due scale HRB (a destra) e HRC (a sinistra).
L’applicazione dei carichi si effettua mediante la rotazione di una manopola (commutatore)
posta sul lato esterno. I carichi disponibili, in kg, sono: 30 - 31,2 - 60 - 62,5 - 100 - 150 - 187,5.
I penetratori unificati sono di due tipi:
a) il penetratore a cono è costituito da un diamante a forma di cono circolare retto con angolo al
vertice di 120° (±0.5°) a punta arrotondata con raggio della calotta sferica terminale di 0.2 mm
(±0.002 mm). Il numero di durezza determinato con questo penetratore è definito dalle lettere
HR seguite dal simbolo C della scala HRC.
b) Il penetratore a sfera è costituito da una sfera d’acciaio temprato di durezza HV>850, avente
il diametro di 1/16’’ corrispondente a 1,5875 mm (±0.0035 mm). La sfera deve essere levigata
ed esente da ogni difetto superficiale. Se dopo la prova la sfera presenta una deformazione
maggiore della tolleranza prescritta la prova stessa deve essere annullata e la sfera deve essere
sostituita. Il numero di durezza determinato con questo penetratore è definito dalle lettere HR
seguite dal simbolo B della scala HRB.
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La prova di durezza Rockwell consiste nel far penetrare in due tempi e con un carico
prestabilito o la sfera di acciaio duro o il cono di diamante nel materiale da esaminare.
La prova comprende tre fasi:
a) si posiziona il pezzo sull’incudine e si ruota il volantino di manovra sino a che esso, toccando il
penetratore, porta la scala graduata visibile nello schermo fino alla posizione della linea di ALT;
ruotando poi un’apposita vite micrometrica, per i piccoli spostamenti, si fanno coincidere la linea di
fede del micrometro e quella di ALT. Così facendo é applicato il carico iniziale F0 = 10 Kgf;
b) poi si sposta all’indietro la leva di manovra laterale al durometro, applicando così in un tempo di
1 ÷ 8 secondi un carico addizionale F1: l’indicatore si muove verso il basso fino a fermarsi. Da qui
si aspettano 4 ±2 secondi prima di passare alla fase successiva. In questo momento sul provino
agisce la forza totale data da F0 + F1 e si ha l’impronta massima;
c) passati 4 ±2 secondi si sposta in avanti la leva di manovra (che torna nella posizione originaria),
in questo modo si toglie il carico ulteriore e il penetratore, e quindi anche l’indicatore, risalgono a
causa della reazione elastica del materiale. Nel momento in cui il micrometro si ferma è possibile
leggere sulla scala scelta in precedenza (HRB o HRC) il valore della durezza Rockwell.
1) Caso della durezza HRB
Il penetratore a sfera è portato in posizione perpendicolare alla superficie del provino ed a contatto
con questa; in questo modo, attraverso la rotazione del supporto, viene applicato senza urto un
carico iniziale F0 = 98 N (±2), fino a quando, nel quadrante dello strumento indicatore di profondità,
l’indice non é posizionato sullo “0” della scala. Tale carico determina una certa profondità di
penetrazione I0. Si applica successivamente, in un tempo variabile da 1 a 8 secondi il carico
addizionale F1 = 882 N (±4) in modo da raggiungere il carico totale:
F = F0 + F1 = 98 (±2) + 882 (±4) = 980 (±6) [N] ≈ 100 kg
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Tale carico determina una profondità di penetrazione IMax. Trascorsi 4 ±2 secondi
dall’applicazione del carico addizionale F1, questo si toglie in modo da riportare il carico al suo
valore iniziale F0. In tal modo si esclude la deformazione elastica e resta l’accrescimento rimanente
e della profondità dell’impronta.
La durezza HRB è espressa dall’equazione:
HRB = 130 – e
L’unità convenzionale e è uguale a 1/500 di mm, cioè 2 [μm], cioè 0.002 [mm].
Sullo schermo del durometro è visualizzata una serie di “linette” che scorrono.
Es: 50 “linette” = 100 [μm] di profondità, quindi HRB = 130 – e = 130 – 50 = 80
Es: se HRB = 100, si ha che e = 130 – HRB = 130 – 100 = 30, quindi la profondità
dell’impronta è di 60 [μm].
2) Caso della durezza HRC
Il penetratore a sfera è portato in posizione perpendicolare alla superficie del provino ed a
contatto con questa; In questo modo, attraverso la rotazione del supporto a vite, viene applicato
senza urto un carico iniziale F0 = 98 N (±2) fino a quando, nel quadrante dello strumento indicatore
di profondità, l’indice non é posizionato sullo “0” della scala. Tale carico determina una certa
profondità di penetrazione I0. Si applica successivamente, in un tempo variabile da 1 a 8 secondi il
carico addizionale F1 = 1372 N ± 7 in modo da raggiungere il carico totale:
F = F0 + F1 = 98 (±2) + 1372 (±7) = 1470 (±9) [N] ≈ 150 kg
Tale carico determina una profondità di penetrazione IMax. Trascorsi 4 ±2 secondi
dall’applicazione del carico addizionale F1, questo si toglie in modo da riportare il carico al suo
valore iniziale F0. In tal modo si esclude la deformazione elastica e resta l’accrescimento rimanente
e della profondità dell’impronta.
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La durezza HRB è espressa dall’equazione:
HRC = 100 – e
dove “e” è sempre l’unità convenzionale uguale a 1/500 di mm, cioè 2 [μm], cioè 0.002 [mm].
Esempio:
I materiali nei quali il penetratore conico entra di 160 [μm] corrispondente ad e = 160/2 = 80,
hanno durezza HRC = 100 – e = 100 – 80 = 20.
Poiché il valore di e diminuisce con l’aumentare della durezza del materiale, per e = 0 si ha, per
esempio, HRC = 100 (valore limite di durezza per il cono di diamante) e per e = 0,2 mm =
0,2/0,002 = 100 si ha HRC = 0 (valore limite di durezza nulla.
Andamento delle profondità raggiunte dai penetratori
Rockwell HRBe HRCnel rispettivo campo di misura.
Il metodo HRC, è applicabile ad ogni materiale la cui durezza è superiore a HRC = 20 fino ad
un massimo di HRC = 70 per materiali duri (esempio acciaio temprato).
Il metodo HRB, è applicabile ad ogni materiale la cui durezza è inferiore ad HRC = 20 e
pertanto inferiore ad HRB = 100 per materiali teneri (esempio acciaio ricotto).
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Questa prova è sempre più impiegata per la sua praticità ed immediatezza di lettura.
Esempio di designazione della durezza Rockwell:
60 HRB S (nel caso di penetratore in acciaio)
70 HRC W (nel caso di penetratore in metallo duro)
Durezze Rockwell “non normali”: scale N e T
Le scale B e C sono quelle normalmente utilizzate. Nel caso tali scale non possano essere usate
(come nel caso di pezzi o provini aventi spessori limitati) si ricorre alle scale N e T. Le norme UNI
562 prevedono comunque un analogo procedimento di prova, con la variazione solo dei carichi
iniziali ed addizionali.
Scala
Penetratore
N
Cono di diamante
Carico iniziale
[N]
29,4
T
Sfera d’acciaio
29,4
Carico totale [N]
Simbolo
147
294
441
147
294
441
HR15N
HR30N
HR45N
HR15T
HR30T
HR45T
La prova di durezza Rockwell viene applicata generalmente solo sui materiali ferrosi. In accordo
col committente la prova può essere svolta anche su altri materiali per i quali non esistono
specifiche norme.
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Tabella di conversione dei valori della durezza degli acciai e
corrispondenza con la resistenza a trazione
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PROVA DI TEMPRABILITÀ JOMINY
(secondo UNI 3150 e EN ISO 642)
La penetrazione della tempra, e quindi della durezza, all’interno di un provino, può essere
determinata mediante la prova Jominy.
La prova Jominy è la prova unificata che consiste nell’austenitizzare una provetta di acciaio di
forma cilindrica e nel raffreddarla ad una delle due estremità mediante un getto d'acqua. La
variazione della durezza a partire da detta estremità temprata caratterizza la temprabilità
dell’acciaio.
Quando un pezzo in acciaio è temprato, si forma una quantità più o meno alta di una struttura,
detta martensite, che ha una grande durezza.
La percentuale di martensite non è uniformemente distribuita, ma diminuisce via via che dalla
superficie esterna si va verso il nucleo del pezzo. A ciò corrisponde una disuniformità della durezza
dovuta sia alla composizione chimica dell’acciaio, sia alla drasticità del mezzo raffreddante (cioè
alla capacità del mezzo di sottrarre calore all’acciaio stesso).
Durezza di tempra e temprabilità
La durezza di tempra dipende dalla quantità di
martensite formatasi in seguito al trattamento
termico; la durezza della martensite dipende a sua
volta dalla percentuale di carbonio presente
nell’acciaio e, in parte, anche dalla natura e dalla
composizione degli elementi in lega.
Nel diagramma riportato, è indicata la variazione
della durezza di tempra in funzione del tenore di
carbonio presente nell’acciaio per due diverse
percentuali di martensite (100 % e 50 %).
Il trattamento di tempra si ritiene tecnicamente
corretto quando, per un determinato acciaio, si ha la
formazione di una percentuale minima di
martensite al centro del pezzo.
La tabella che segue indica le percentuali
all’esterno ed all’interno che deve avere la
martensite nel caso di varie classi di acciai:
Classi di acciai
Acciai da cementazione
Acciai da bonifica
Acciai per molle
Acciai per tempra superficiale
Acciai per bulloneria
% di martensite all’esterno
90
90
95
95
90
% di martensite al nucleo
70
50
80
50
50
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La prova Jominy è la prova unificata che consiste nell’austenitizzare una provetta di acciaio di
forma cilindrica e nel raffreddarla ad una delle due estremità mediante un getto d’acqua. La
variazione della durezza a partire dall’estremità temprata (curva Jominy) caratterizza la temprabilità
dell’acciaio.
La temprabilità è messa in evidenza dalle variazioni di durezza che si riscontrano lungo due
generatrici generalmente opposte di una provetta cilindrica di determinate dimensioni riscaldata in
precedenza a una data temperatura per una durata prestabilita e raffreddata successivamente ad una
estremità con un getto d'acqua.
La presente norma si applica agli acciai da costruzione a bassa e media temprabilità usando
provette normali, ma non è applicabile a quegli acciai ad elevatissima temprabilità che, si temprano
anche al cuore con raffreddamenti in aria calma (acciai autotempranti).
CONDOTTA DELLA PROVA
1)
2)
3)
4)
5)
preparazione della provetta;
riscaldamento della provetta fino alla temperatura di circa 800°C;
estrazione del provino dal forno;
raffreddamento costante con acqua fino a temperatura ambiente;
rettifica lungo due generatrici della provetta (con abbondante uso di liquido refrigerante) con
esportazione complessiva di 0,4 [mm] mediante passate di pochi centesimi;
6) tracciatura del provino per eseguire la prova Rockwell C [HRC] (prima tracciatura a 1,5
[mm] per due volte, successivamente a 2 [mm] fino ad arrivare a dieci tracciature, in
conclusione 5 [mm] fino al termine delle tracciature);
7) esecuzione della prova Rockwell C con carico di 150 [kg] , riportando nelle tabelle tutti i dati
ricavati.
FORMA E DIMENSIONI DELLA PROVETTA
La
provetta
normale ha la forma
e
le
dimensioni
indicate in figura che
devono
essere
preferite quando ciò
sia possibile. Corpo e
collare della provetta
devono costituire un
unico pezzo ricavato
dal saggio mediante
lavorazione
all’utensile.
Se il diametro del
saggio non consente
di ricavare il collare,
si può allestire la
provetta con collare applicabile, come in figura 2, oppure munita di incavo, come in figura 3.
Il diametro della provetta normale è di 25 ± 0,25 mm; per le altre dimensioni non sono fissate
tolleranze in quanto i risultati della prova non risentono di piccole variazioni.
L'estremità piana della provetta, che viene colpita dal getto d'acqua durante la tempra, deve
essere finita mediante lavorazione accurata alla macchina utensile.
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APPARECCHIATURA PER LA PROVA JOMINY
L’apparecchiatura necessaria per effettuare la prova di temprabilità secondo Jominy,
comprende un dispositivo di riscaldamento ed uno di raffreddamento. Nell’immagine che segue i
due dispositivi costituiscono un blocco unico, essendo uno sopra l’altro.
Il mezzo riscaldante (nella parte superiore dell’apparecchiatura) è un forno a muffola (che può
essere anche ad atmosfera controllata).
Il raffreddamento (nella parte inferiore dell’apparecchiatura) si consegue mediante un
opportuno getto di acqua, a temperatura regolata automaticamente, che colpisce l’estremità della
provetta ed induce in essa una velocità di raffreddamento scalare, massima ad una estremità e quasi
nulla in quella opposta.
A richiesta possono essere fornite apparecchiature per prove su provette a dimensioni ridotte
e/o per temperature inferiori fino a 7 °C.
La figura mette in evidenza le caratteristiche
geometriche del dispositivo raffreddante. In
particolare, la distanza tra la calotta d’acqua e la parte
inferiore della provetta deve essere di 13 mm, la
distanza tra l’asta di controllo e l’estremità del
rubinetto deve essere di 60 mm. Per la riuscita della
prova l’acqua, nella fase di ricaduta, deve sfiorare
l’asta di controllo che, in totale, ha diametro di 180
[mm].
La provetta, ricavata da una billetta e
successivamente sottoposta a trattamento di
normalizzazione per predisporla alla tempra, viene
riscaldata lentamente per circa 30 - 40 minuti fino
alla temperatura di tempra prescritta per le diverse
qualità di acciaio (850 ÷ 900 °C): la permanenza a
tale temperatura è di circa 30 minuti per ottenere
la completa austenitizzazione.
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Durante il riscaldo la provetta non deve essere soggetta né a decarburazione né a formazione di
scaglie di ossido, per cui è opportuno far uso di un contenitore contenente sul fondo limatura di
ghisa. A riscaldo ultimato, il provino deve essere estratto dal forno e posizionato entro 5 secondi
sull’apparecchiatura di prova.
A riscaldamento ultimato la provetta è introdotta nell’apertura del dispositivo di tempra e,
aperto il rubinetto, si lascia che la provetta si raffreddi per almeno 10 min. Dal momento
dell’estrazione dal forno a quello dell’apertura del rubinetto non devono intercorrere più di 5
secondi. La temperatura dell’acqua deve essere compresa tra 5 e 30 °C.
Sulla provetta trattata si ricavano due superfici piane lungo due generatrici diametralmente
opposte mediante rettifica che asporti uno strato dello spessore di 0,4 ÷ 0,5 [mm] con passate
molto leggere dell’ordine dei centesimi, refrigerando abbondantemente per evitare riscaldi con
relative alterazioni della struttura. Le superfici vengono quindi sgrassate, lavate e asciugate con
un getto d’aria.
Su queste superfici si eseguiranno prove di durezza. Le misure di durezza devono essere
effettuate nei seguenti punti: la prima alla distanza di 1,5 [mm] dall’estremità raffreddata, la
seconda a 1,5 mm dalla prima e le successive con intervalli di 2 mm fino ad una distanza di
15 mm e da questo punto in poi gli intervalli fra le impronte sono di 5 mm fino all'estremità
opposta della provetta.
Le varie impronte vengono tracciate
mediante truschino su apposito piano di
riscontro.
Le prove di durezza Rockwell HRC (con carico di prova di 1470 [N], corrispondente a 100
[kg]) si eseguono mediante durometro.
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Diagrammi di temprabilità
Le medie dei valori ottenuti nella misurazione delle durezze sui punti corrispondenti delle
due superfici opposte si riportano su di un diagramma che ha per ordinate i valori delle durezze
e per ascisse le distanze dall’estremità raffreddata espresse in millimetri. La curva così ottenuta
è detta curva di temprabilità: essa viene riportata nel certificato di controllo nel quale devono
figurare tutte le caratteristiche dell’acciaio che esercitano un’influenza sull’andamento della
prova, i trattamenti termici subiti dall’acciaio prima della prova, le modalità di prelievo del
saggio, il tipo di provetta impiegato, ecc. Le scale consigliate del diagramma di temprabilità
sono: 10 mm corrispondenti a una distanza di 5 mm per le ascisse e 10 mm corrispondenti a 5
HRC per le ordinate.
La figura riporta alcune curve effettive di acciai
di frequente impiego: è evidente che quanto più la
curva tende all'orizzontale tanto maggiore è la
temprabilità dell'acciaio.
Quanto più l’andamento della durezza è
costante, tanto più è la penetrazione della tempra,
tanto maggiore è la temprabilità dell’acciaio.
Fascia di temprabilità (banda Jominy)
La curva di temprabilità
della provetta è quella reale
che
si
rileva
sperimentalmente
sulla
provetta ricavata dal saggio
secondo le norme enunciate.
Poiché diverse colate dello
stesso acciaio di normale
produzione
comportano
inevitabilmente
differenti
dispersioni
della
composizione chimica, le
curve di temprabilità in
questo
caso
sono
rappresentate da una fascia
di temprabilità definita
dalla curva limite superiore
e da quella inferiore entro le
quali deve essere compresa la
curva reale.
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Le acciaierie forniscono su richiesta del committente la curva Jominy della colata acquistata e
addirittura riportano sui loro cataloghi le cosiddette bande Jominy per ogni categoria di acciaio da
costruzione che producono.
Espressione della temprabilità
Le Caratteristiche di temprabilità possono essere indicate per mezzo:
- della curva di temprabilità;
- del valore di durezza in tre punti uno dei quali situato a 1,5 mm dall’estremità temprata e gli
altri due punti fissati per accordo particolare;
- del valore di durezza in due punti a distanze fissate per accordo particolare;
- del valore di durezza ad una determinata distanza dall’estremità temprata.
Le caratteristiche di temprabilità possono essere espresse mediante l’indice di temprabilità
composto dalla lettera J seguita da due numeri indicanti il valore di durezza HRC e la distanza in
millimetri, alla quale tale valore si riferisce.
Esempi:
J35-15 significa che la durezza HRC di 35 si ha alla distanza di 15 mm dall’estremità temprata;
J45-6/18 significa che la durezza HRC di 45 si ha in un punto situato tra 6 e 18 mm
dall’estremità temprata;
J35/48-15 significa che la durezza HRC è compresa tra 35 e 48 alla distanza di 15 mm
dall'estremità temprata.
Se l'indice di temprabilità è espresso in durezza Vickers, l’indice deve comprendere il simbolo
HV.
Esempio:
J HV 340/490-15 significa che la durezza Vickers è compresa tra 340 e 490 alla distanza di 15
mm dall’estremità temprata.
Mediante
l’analisi
metallografica
è
possibile evidenziare la struttura dell’acciaio di
prova. In questo caso è necessario utilizzare un
microscopio metallografico come quello
illustrato a fianco.
In prossimità della superficie colpita
direttamente dal getto d’acqua, la struttura è
martensitica. Man mano che ci si allontana da
tale superficie, la struttura può mantenersi
martensitica nel caso di acciai ad elevata
temprabilità o divenire bainitica o perlitica nel
caso di acciai a bassa temprabilità.
Di seguito sono riportate le microfotografie
della struttura di un acciaio 88MnV8.
Dopo aver lucidato il provino ed averlo
“attaccato”, è stata effettuata l’analisi al microscopio analizzando il provino alle seguenti distanze:
0(inizio provino); 11; 25; 40; 55; 70; 100 [mm].
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Come si può facilmente notare la struttura è costantemente quella martensitica, tipica
ovviamente della tempra e si rilevano poche variazioni in tutti i punti osservati. Questo indica che
l’acciaio in prova, cioè 88MnV8 è ad elevata temprabilità.
Tabella e grafico 1: dati e grafico riguardanti l’andamento della temprabilità nel provino
88MnV8
PROVA JOMINY UNI 3150
2
PROVINO: 88Mn V8 R= 65 Kgf/mm
Scaldato a 850°C , tenuto in forno per c.a. 30 minuti, poi sottoposto alla prova Jominy:
mm di profondità
1,5
3
5
7
9
11
13
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
Durezza Rockwell C lato1
64
63,5
64
63,5
64
64
63,5
63,5
63,5
64
63
62
61,5
60
58,5
56
54
52
51
49
48
48,5
48
50
54
durezza rockwell C lato2
63,5
63,5
64
63,5
64
64
64
64,5
63
63,5
63
63
62
60
58
56
53
50
49
48
49
49
49
50
53
Grafico rappresentante la penetrazione della tempra nel provino:
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Classe 5^ - Tecnologie mecc. di proc. e prod. - UdA n° 3: Prove e controlli – Durezza Rockwell su provino Jominy
Grafico 2: confronto tra i due lati del provino esaminato:
Ciò significa che le curve TRC sono tutte a destra, (cioè verso tempi più elevati rispetto alle curve
delle velocità di raffreddamento.
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Classe 5^ - Tecnologie mecc. di proc. e prod. - UdA n° 3: Prove e controlli – Durezza Rockwell su provino Jominy
Tabella e grafico di confronto fra la diversa temprabilità di vari provini in esame:
2
R=(Kgf/mm )
DISTANZE
1,5
3
5
7
9
11
13
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
C40 39NiCrMo3
R=70
R=105
59
55
50
56
26
54
27,5
54
27,5
54
25,5
54
25
53
24
53
22
51
20
46
18
39
17
39
17
37
15
35
13
34
12
34
12,5
33
10
38
9,5
32
9
33
8,5
33
8,5
33
8,5
35
10
31
4,5
31
88MnV8
R=65
64
63,5
64
63,5
64
64
63,5
63,5
63,5
64
63
62
61,5
60
58,5
56
54
52
51
49
48
48,5
48
50
54
40CrMnMo7
R=110
58
58
57,5
56
57,5
56
56
55
55,5
55
54
53
52,5
52
51,5
52,5
52
53
52
54
54,5
53
54
53
50
Fe370
R=40
6
4
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
Grafico illustrante la diversa idoneità dei materiali ad essere temprati:
(sono stati presi in esame i primi 60 mm, cioè quelli maggiormente dimostrativi)
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Classe 5^ - Tecnologie mecc. di proc. e prod. - UdA n° 3: Prove e controlli – Durezza Rockwell su provino Jominy
Da questo si può stabilire un ordine di temprabilità degli acciai, infatti dal più temprabile al
meno temprabile si ha: 88MnV8; 40CrMnMo7; 39NiCrMo3; C40; Fe370 (non temprabile).
Le curve di temprabilità indicano la variazione della durezza in funzione della distanza dalla
superficie raffreddata.
Si può affermare che la temprabilità è funzione di diversi fattori: la percentuale di carbonio
presente nell’acciaio, se questo è legato o no, gli elementi chimici con cui è legato e la loro
percentuale.
Diagramma di temprabilità e curve TRC
In figura sono riportate due curve Jominy, una ad elevata temprabilità (a sinistra) ed una a
bassa temprabilità (a destra).
Nel diagramma di sinistra, su tutta la provetta sono stati riscontrati valori di durezza pressoché
uguali e quindi su tutta la provetta si è ottenuta una struttura martensitica, anche in quei punti in cui
la velocità di raffreddamento è stata bassa. Ciò significa che le curve TRC sono tutte a destra.
Velocità di raffreddamento veloci e velocità di raffreddamento lente danno tutte struttura
martensitica: l’acciaio è ad elevata temprabilità.
Nel diagramma di destra, su tutta la provetta sono stati riscontrati valori di durezza elevati in
prossimità della superficie colpita dal getto e che via via si abbassano rapidamente allontanandosi
da tale superficie. Quindi su tutta la provetta si sono ottenute strutture diverse, partendo da quella
martensitica, passando per quelle intermedie bainitiche e giungendo a quelle perlitiche, in quei punti
in cui la velocità di raffreddamento è stata bassa. Ciò significa che le curve TRC sono tutte a
sinistra. Velocità di raffreddamento veloci danno struttura martensitica e velocità di
raffreddamento medie e lente, sovrapposte alle curve TRC, danno strutture bainitiche e perlitiche:
l’acciaio è a bassa temprabilità.
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