ACCIAI

Metodologie di misurazione, comparazione tra le differenti scale, conversione durezza/resistenza a trazione
Il concetto di durezza è sicuramente intuibile: un corpo sarà tanto più “duro” quanto più resisterà ad una sollecitazione a pressione, che lascerà un’impronta proporzionale alla durezza.
Le cose si complicano quando dobbiamo quantificare la durezza (cioè dobbiamo esprimerla con un indice numerico).

Il primo criterio di valutazione della durezza si basava semplicemente sul confronto di dieci minerali (la scala di Mohs, ideata nel 1812 dal mineralogista tedesco Friederich Mohs) numerati da 1 a 10 in maniera tale che ognuno può scalfire quello che lo precede ed è scalfito da quello che lo segue.

Il valore di tale scala è solo indicativo in quanto la durezza reale tra due minerali successivi non è proporzionale: il corindone (9° della scala) è circa 6 volte più duro del topazio (8°), mentre il diamante (10°) è circa 140 volte più duro del corindone! Verso la fine del secolo l’austriaco August Rosiwal stabilì i valori di durezza dei dieci minerali, riuscendo ad esprimerli numericamente ed evidenziando l’approssimazione della scala di Mohs.

Per gli acciai le tre principali metodologie di misurazione (con le rispettive scale) sono la durezza Brinell (elaborata nel 1900 dall’ingegnere svedese J. A. Brinell), la durezza Rockwell (brevettata nel 1922 dagli statunitensi H. M. ed S. P. Rockwell) e la durezza Vickers (ad opera dei ricercatori inglesi Sandland e Smith della società britannica Vickers Ltd. nel 1935).

Delle caratteristiche meccaniche basilari di un acciaio la durezza è quella rilevabile più agevolmente, in quanto il test non richiede la realizzazione di specifici provini, ed alterando solo localmente il pezzo in esame può spesso essere effettuato su un pezzo finito.
Le prove statiche di durezza (esistono anche prove dinamiche, che non vengono utilizzate per i metalli), si basano tutte sulla misurazione dell’impronta lasciata sul materiale da un penetratore al quale è applicata, per un tempo stabilito, una forza perpendicolare alla superficie in esame.

La differenza tra le differenti metodologie consiste nella geometria del penetratore (sferica, piramidale, conica), nel carico applicato e nella sua durata. La misurazione dell’impronta consente di attribuire un valore numerico nelle diverse scale.

La scelta del “tipo” di durezza (Brinell, Vickers, Rockwell) sarà in funzione della marca di acciaio, del suo stato metallurgico, dell’esigenza di una maggiore o minore puntualità della misurazione.

All’interno di ogni metodologia vi sono le citate “variabili”; l’esecuzione del test Brinell prevede l’impiego di un penetratore sferico in acciaio temprato o in carburo di tungsteno il cui diametro può essere di mm 10 oppure mm 5 o mm 2,5 o mm 1. La forza esercitata è di circa 30 N per la durata di 15 secondi. Il penetratore per il test Vickers ha invece forma piramidale, ed il carico applicato è molto variabile in funzione delle esigenze applicative del pezzo. La durezza Rockwell prevede l’impiego di un penetratore sferico in acciaio del diametro di 1/8 di pollice, oppure conico in diamante, con la realizzazione di diverse scale di durezza. Ne consegue che la comparazione delle scale di durezza delle diverse metodologie non è rigorosa; la sottostante tabella ha pertanto un valore puramente orientativo ed assolutamente indicativa è la conversione dai valori di durezza a quelli di resistenza.