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La durezza è definita come la resistenza alla deformazione elasto-plastica (penetrazione superficiale); per penetrazione statica essa si divide in macrodurezza quando coinvolge un “grande” volume di materiale; e in microdurezza quando coinvolge un “piccolo” volume di materiale, 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.
Le prove di durezza sono eseguite per ottenere un indice convenzionale dal quale trarre informazioni sulla qualità e sulle proprietà del materiale.
La prova di durezza è una delle più importanti e delle più utilizzate che si eseguono in laboratorio, la definizione di durezza non è unica infatti, si tratta di una proprietà convenzionale dei materiali che dipende dal metodo utilizzato per rilevarla.
Il primo ad occuparsi di durezza è stato MOHS che ha stilato un elenco di dieci minerali che ha ordinato in ordine crescente nel senso della durezza, ogni elemento è in grado di scalfire l'elemento che lo precede, e può essere scalfito dall'elemento che lo segue (vedi tabella sottostante).
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1) Talco |
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2) GESSO |
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3) CALCITE |
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4) FLOURITE |
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5) APATITE |
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6) ORTOCLASIO |
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7) QUARZO |
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8)TOPAZIO |
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9) CORINDONE |
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10) DIAMANTE |
In tecnologia questa scala non può essere utilizzata perché il metodo non fornisce un valore numerico ma un intervallo.
In metallurgia per durezza si intende la resistenza che un materiale oppone alla penetrazione di un materiale più duro secondo una compressione localizzata.
Considerando la sola durezza metallurgica le prove si distinguono in:
a) Prove di durezza per penetrazione statica;
La durezza in questo caso è definita mediante le misure geometriche dell'impronta lasciata sulla superficie della provetta in esame, da un penetratore avente forma e dimensioni prestabilite, sul quale si applica in maniera perpendicolare un carico preimpostato, per un tempo determinato.
b) Prove di durezza per penetrazione dinamica.
La durezza in questo caso è definita quando un penetratore di massa e dimensioni appropriate, urta la superficie da testare, rimbalza ad un'altezza dalla cui entità si desume il valore della durezza.
Le prove di cui al punto “a” costituiscono il gruppo di maggiore interesse ai fini industriali e si dividono ancora in:
a) Prove di macrodurezza;
Quando l'impronta provocata dal penetratore di massa e dimensioni definite interessa un notevole volume di materiale.
L'impronta è di notevoli dimensioni, generalmente visibile ad occhio nudo. I carichi applicati sul penetratore variano da un minimo di 2 N ad un massimo di 30 KN;
b) Prove di microdurezza.
Quando l'impronta provocata dal penetratore interessa un piccolissimo volume di materiale, ed è in generale un solo cristallo. L'impronta è visibile solo con un microscopio a forte ingrandimento. I carichi applicati sul penetratore sono normalmente inferiori a 2 N
Le prove di cui ai punti “a” e “b” si differenziano inoltre in base alla forma del penetratore, rispettivamente in:
- Prove Brinell, prove Vickers, prove Rockwell (macrodurezze);
- Prove Vickers, prove Knoop, prove Berkowitsch, prove Grodzinski (microdurezze).
UTILIZZO TABELLE DI CONVERSIONE
L'equivalenza tra le varie scale di durezza sono frutto di varie esperienze empiriche, ma non esiste nessuna correlazione matematica fra loro. Infatti le tabelle provenienti da fonti differenti spesso danno comparazioni diverse con differenze anche sensibili.
Solitamente le tabelle di comparazione riportano anche i valori di resistenza a trazione in Kp/mm2 per gli acciai con rapporti di conversione rispetto alla durezza HB 30 di 0,34 o 0,36 oppure la conversione secondo DIN che è compresa tra le due.
I valori desunti dalle tavole di conversione non possono essere considerati assoluti, ma solo orientativi.
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