PROVA DI DUREZZA ROCKWELL (HRC) SU PROVINO JOMINI AL FINE DI DETERMINARE LA TEMPRABILITÀ DI UN ACCIAIO

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1 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 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 1

2 PROVA DI DUREZZA ROCKWELL (secondo UNI 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, , ,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 (± 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 2

3 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 F 0 = 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 F 1 : 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 F 0 + F 1 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 I 0. 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) (±4) = 980 (±6) [N] 100 kg Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 3

4 Tale carico determina una profondità di penetrazione I Max. 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 [mm]. Sullo schermo del durometro è visualizzata una serie di linette che scorrono. Es: 50 linette = 100 [μm] di profondità, quindi HRB = 130 e = = 80 Es: se HRB = 100, si ha che e = 130 HRB = = 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 I 0. 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) (±7) = 1470 (±9) [N] 150 kg Tale carico determina una profondità di penetrazione I Max. 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 4

5 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 [mm]. Esempio: I materiali nei quali il penetratore conico entra di 160 [μm] corrispondente ad e = 160/2 = 80, hanno durezza HRC = 100 e = = 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 HRB e HRC nel 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). Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 5

6 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 Carico iniziale [N] Carico totale [N] N Cono di diamante 29, T Sfera d acciaio 29, Simbolo 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 6

7 Tabella di conversione dei valori della durezza degli acciai e corrispondenza con la resistenza a trazione Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 7

8 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 % di martensite all esterno % di martensite al nucleo Acciai da cementazione Acciai da bonifica Acciai per molle Acciai per tempra superficiale Acciai per bulloneria Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 8

9 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) preparazione della provetta; 2) riscaldamento della provetta fino alla temperatura di circa 800 C; 3) estrazione del provino dal forno; 4) raffreddamento costante con acqua fino a temperatura ambiente; 5) 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 9

10 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 minuti fino alla temperatura di tempra prescritta per le diverse qualità di acciaio ( C): la permanenza a tale temperatura è di circa 30 minuti per ottenere la completa austenitizzazione. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 10

11 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 11

12 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 12

13 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/ 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]. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 13

14 Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 14

15 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 PROVINO: 88Mn V8 R= 65 Kgf/mm 2 Scaldato a 850 C, tenuto in forno per c.a. 30 minuti, poi sottoposto alla prova Jominy: mm di profondità Durezza Rockwell C lato1 durezza rockwell C lato2 1, ,5 3 63,5 63, ,5 63, , ,5 64, , , , , , Grafico rappresentante la penetrazione della tempra nel provino: Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 15

16 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 16

17 Tabella e grafico di confronto fra la diversa temprabilità di vari provini in esame: R=(Kgf/mm 2 ) DISTANZE C40 39NiCrMo3 88MnV8 40CrMnMo7 Fe370 R=70 R=105 R=65 R=110 R=40 1, , , , , , , , , , ,5 55, ,5 52, ,5 51, , , , , , , , , , Grafico illustrante la diversa idoneità dei materiali ad essere temprati: (sono stati presi in esame i primi 60 mm, cioè quelli maggiormente dimostrativi) Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 17

18 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. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano - Pag. 18