Vi siete mai chiesti come si misura con tanta precisione la resistenza dell'acciaio inossidabile? Questo articolo esplora l'affascinante mondo delle prove di durezza dell'acciaio inossidabile. Imparerete a conoscere i diversi metodi utilizzati, tra cui i test Brinell, Rockwell e Vickers, e scoprirete perché la prova di durezza sta diventando il metodo preferito rispetto alla tradizionale prova di trazione. Preparatevi a scoprire i segreti della durata dell'acciaio inossidabile!
(Standard nazionale, Stati Uniti, Giappone)
I prodotti in acciaio inossidabile possono essere classificati in base alla forma di fornitura in piastre, nastri, tubi, barre, fili e così via.
Se classificati in base alla struttura metallografica, possono essere suddivisi nei seguenti cinque tipi: acciaio inossidabile austenitico, acciaio inossidabile ferritico, acciaio inossidabile austenitico-ferritico, acciaio inossidabile martensitico e acciaio inossidabile indurito per precipitazione.
Vari materiali in acciaio inossidabile sono forniti in diversi stati di trattamento termico, come ad esempio ricottura, rinvenimento, trattamento in soluzione, tempra o rinvenimento.
La prova di durezza consiste nel premere lentamente un penetratore duro sulla superficie di un campione in condizioni specifiche e nel misurare la profondità o la dimensione dell'impronta per determinare la durezza del materiale.
È il metodo più semplice, più rapido e più facilmente attuabile nei test sulle proprietà meccaniche dei materiali.
La prova di durezza non è distruttiva ed esiste una relazione di conversione approssimativa tra i valori di durezza e quelli di resistenza alla trazione.
A causa della scomodità delle prove di trazione e della facilità di convertire la durezza in resistenza, sempre più spesso i materiali vengono sottoposti a prove di durezza e meno frequentemente di resistenza.
In particolare, grazie ai continui progressi e all'innovazione della tecnologia di prova della durezza, alcuni materiali che in passato non potevano essere testati direttamente per la durezza, come i tubi in acciaio inossidabile, i fili di acciaio inossidabile, le piastre di acciaio inossidabile estremamente sottili e i nastri di acciaio inossidabile, possono ora essere testati direttamente per la durezza.
Pertanto, la tendenza è quella di sostituire gradualmente le prove di trazione con le prove di durezza.
Negli standard per gli acciai inossidabili sono tipicamente previsti tre metodi di prova della durezza, Brinell, Rockwell e Vickers, che misurano rispettivamente i valori di durezza HB, HRB (o HRC) e HV.
Si specifica che solo uno dei tre valori di durezza deve essere misurato per gli inossidabili. durezza dell'acciaio test.
Nell'America materiale metallico Una caratteristica importante delle prove di durezza è la preferenza per la prova di durezza Rockwell, integrata dalla prova di durezza Brinell, e raramente la prova di durezza Vickers.
Secondo l'opinione americana, la prova di durezza Vickers dovrebbe essere utilizzata principalmente per la ricerca sui metalli e per testare parti sottili e di piccole dimensioni.
Sia gli standard cinesi che quelli giapponesi utilizzano contemporaneamente tre prove di durezza. Gli utenti possono scegliere uno di questi test in base allo spessore e alle condizioni del materiale, nonché alle circostanze individuali, per testare i materiali in acciaio inossidabile.
Le norme giapponesi sull'acciaio inossidabile relative alle prove di trazione e di durezza sono strettamente allineate alle corrispondenti norme cinesi sia nella metodologia che nei valori numerici, il che indica che le norme cinesi sono state influenzate da quelle giapponesi.
Il misuratore di durezza Rockwell è uno strumento eccezionalmente adatto per durezza dell'acciaio inossidabile test.
La sua semplicità e facilità d'uso lo rendono uno strumento efficiente che non richiede un ispettore professionista e può leggere direttamente i valori di durezza, rendendolo molto adatto all'uso in fabbrica.
Il tester di durezza Rockwell è tipicamente utilizzato per testare la durezza dell'acciaio inossidabile, con le norme che generalmente specificano solo le scale HRC e HRB.
Per i materiali in acciaio inossidabile ricotto, ogni tipo di grado di acciaio inossidabile si prevede che abbia un valore di durezza non superiore a un certo valore HRB, in genere compreso nell'intervallo 88-96 HRB.
Per temprato e rinvenuto Per gli acciai inossidabili martensitici, il valore di durezza di ciascun grado non deve essere inferiore a un determinato valore HRC, in genere compreso nell'intervallo 32-46 HRC.
Sebbene le norme sull'acciaio inossidabile prevedano solo le scale HRB e HRC del tester di durezza Rockwell, anche il tester di durezza Rockwell di superficie può essere efficacemente utilizzato per testare l'acciaio inossidabile.
Il suo principio è identico a quello del misuratore di durezza Rockwell, ma esercita una forza minore. I suoi valori di durezza possono essere comodamente convertiti in HRB, HRC, Brinell durezza HBo durezza Vickers HV.
Le tabelle di conversione sono disponibili sul sito web della nostra azienda e provengono dalla norma americana ASTM o dalla norma internazionale ISO.
Il tester di durezza Rockwell di superficie è particolarmente utile per testare tubi in acciaio inox a parete sottile, piastre in acciaio inox sottili, strisce in acciaio inox sottili e fili in acciaio inox sottili.
In particolare, l'ultima novità della nostra azienda, il tester di durezza Rockwell portatile per superfici e il tester di durezza Rockwell per tubi, può eseguire prove di durezza rapide e accurate su piastre e strisce di acciaio inossidabile sottili fino a 0,05 mm e su tubi di acciaio inossidabile sottili fino a 4,8 mm, risolvendo problemi che in precedenza erano difficili da superare a livello nazionale.
Le lamiere in acciaio inox, sia quelle laminate a caldo che quelle laminate a freddo, richiedono prove di durezza precise per garantire qualità e prestazioni. Il metodo di prova e la scala utilizzati dipendono dallo spessore del materiale e dallo stato di lavorazione.
Per le piastre o i nastri di acciaio inossidabile di spessore superiore a 1,2 mm, il metodo preferito è la prova di durezza Rockwell. Questo test utilizza la scala HRB (con un penetratore a sfera in acciaio da 1/16 di pollice) per i gradi più morbidi o la scala HRC (con un penetratore a cono di diamante) per i gradi più duri. Il test Rockwell offre risultati rapidi con una preparazione minima della superficie, il che lo rende ideale per gli ambienti di produzione.
Quando si tratta di materiali più sottili, tra 0,2 mm e 1,2 mm, si utilizza un tester di durezza Rockwell di superficie. Questa apparecchiatura specializzata utilizza la scala HRT (con un penetratore a sfera in acciaio da 1/16 di pollice) o la scala HRN (con un penetratore a sfera in acciaio da 1/8 di pollice), a seconda della gamma di durezza del materiale. Queste scale sono progettate specificamente per fornire letture accurate sui campioni più sottili senza l'influenza del supporto sottostante.
Per le piastre o le strisce di acciaio inossidabile ultrasottili inferiori a 0,2 mm, la scala HR30TM viene utilizzata con un tester di durezza Rockwell di superficie dotato di un penetratore in diamante. Questo metodo garantisce misure precise su materiali estremamente sottili applicando una forza di prova inferiore e utilizzando un penetratore più sensibile, evitando così che il supporto sottostante influisca sui risultati.
In alternativa, per le piastre e i nastri di acciaio inossidabile ricotto di spessore compreso tra 0,3 mm e 13 mm, la prova di durezza Vickers rappresenta un'opzione valida. Questo metodo utilizza un penetratore piramidale in diamante e offre un'eccellente risoluzione in un'ampia gamma di valori di durezza. Il test Vickers è particolarmente vantaggioso per i materiali ricotti grazie alla sua capacità di misurare con precisione le strutture più morbide senza un'eccessiva indentazione.
Il durometro Vickers eccelle per rapidità e semplicità di funzionamento, rendendolo particolarmente adatto per un efficiente controllo di qualità in produzione, soprattutto per i materiali in acciaio inossidabile ricotto. La sua versatilità consente di testare sia la macro che la microdurezza, a seconda del carico applicato, fornendo una caratterizzazione completa del materiale.
Per garantire risultati affidabili, è fondamentale attenersi agli standard pertinenti, come l'ASTM E18 per le prove Rockwell e l'ASTM E92 per le prove Vickers, tenendo conto di fattori quali i requisiti di spessore minimo, la preparazione della superficie e la corretta calibrazione delle apparecchiature di prova.
La prova di durezza è una misura critica di controllo della qualità per i tubi in acciaio inossidabile, sia saldati che trafilati a freddo. La metodologia di prova varia in base alle dimensioni del tubo e alle condizioni di lavorazione per garantire risultati accurati.
Per i tubi con diametro interno superiore a 30 mm e spessore di parete superiore a 1,2 mm, si utilizza la prova di durezza Rockwell standard. Questo metodo utilizza la scala HRB (per gli acciai inossidabili più morbidi) o la scala HRC (per quelli più duri), fornendo una valutazione completa della resistenza del materiale all'indentazione.
Quando si tratta di tubi a parete sottile (spessore della parete <1,2 mm) che mantengono comunque un diametro interno superiore a 30 mm, la prova di durezza Rockwell superficiale è l'approccio preferito. Questo metodo, che utilizza le scale HRT o HRN, è progettato specificamente per i materiali sottili e offre misure precise senza compromettere l'integrità strutturale del tubo.
Per i tubi di diametro inferiore (4,8 mm < ID < 30 mm), viene utilizzato un tester di durezza Rockwell specializzato per tubi. Questa apparecchiatura, che di solito utilizza la scala HR15T, è progettata per adattarsi alle superfici curve dei tubi più piccoli, garantendo letture accurate nonostante la geometria difficile.
Nei casi in cui il diametro interno del tubo supera i 26 mm, è possibile eseguire la prova di durezza della parete interna. A seconda dello spessore della parete, si possono utilizzare tester Rockwell standard o superficiali. Questa capacità è particolarmente preziosa per valutare l'uniformità della durezza sulla sezione trasversale del tubo, che può essere indicativa dell'efficacia del trattamento termico o di potenziali variazioni microstrutturali.
I tubi in acciaio inossidabile ricotto rappresentano un caso unico. Per i tubi con diametro interno superiore a 6,0 mm e spessore di parete inferiore a 13 mm, il durometro W-B75 Webster offre una soluzione efficiente. Questo strumento portatile fornisce test rapidi e non distruttivi, rendendolo ideale per i controlli di qualità in loco o per gli ambienti di produzione ad alto volume. La capacità del tester Webster di qualificare rapidamente i tubi ricotti è particolarmente preziosa, in quanto può rilevare eventuali incongruenze nel processo di ricottura che potrebbero influire sulla formabilità o sulla resistenza alla corrosione del tubo.
È importante notare che, pur fornendo dati preziosi, questi metodi di prova dovrebbero essere integrati da altre misure di garanzia della qualità, come l'analisi microstrutturale, le prove di corrosione e le valutazioni delle proprietà meccaniche, per garantire una caratterizzazione completa dei tubi in acciaio inossidabile per le applicazioni previste.
Per le barre di acciaio inossidabile con diametri fino a 50 mm, la prova di durezza Rockwell è il metodo preferito per determinare la durezza superficiale. La scala Rockwell B (HRB) è tipicamente utilizzata per gli acciai inossidabili austenitici e ferritici, mentre la scala Rockwell C (HRC) è più adatta per i gradi martensitici o per gli acciai inossidabili austenitici fortemente lavorati a freddo.
La procedura di prova prevede l'applicazione di un carico minore seguito da un carico maggiore e la misurazione della profondità di indentazione. Per l'HRB, si utilizza un penetratore a sfera in acciaio del diametro di 1/16 di pollice con un carico maggiore di 100 kgf. Per l'HRC, si utilizza un penetratore a cono in diamante con un carico maggiore di 150 kgf. Il valore di durezza risultante viene calcolato e visualizzato automaticamente sui moderni tester Rockwell.
È fondamentale assicurarsi che la superficie dell'asta sia adeguatamente preparata: pulita, liscia e priva di strati di ossido o decarburazione. Per ottenere risultati accurati, è necessario effettuare più misurazioni in diversi punti della lunghezza e della circonferenza dell'asta, riportando il valore medio. Lo standard ASTM E18 fornisce linee guida dettagliate per le prove di durezza Rockwell dei materiali metallici, compresi i requisiti specifici per le aste in acciaio inossidabile.
Per le aste di diametro superiore a 50 mm, possono essere necessari metodi alternativi, come i durometri portatili o il sezionamento per le prove da banco standard. Nei casi in cui è necessario eseguire prove non distruttive per aste di diametro maggiore, la prova di durezza a ultrasuoni può essere considerata un'opzione valida.
Per i fili di acciaio inossidabile con diametro superiore a 2,0 mm, si utilizza in genere un tester di durezza Rockwell superficiale per misurare la durezza HRT (Rockwell 30T) o HRN (Rockwell 30N). Questo metodo di prova non distruttivo è particolarmente adatto ai materiali sottili e fornisce risultati rapidi e accurati senza una significativa preparazione della superficie.
La scala HRT utilizza un penetratore a sfera in acciaio del diametro di 1/16 di pollice con un carico di 30 kg, mentre la scala HRN utilizza un penetratore a sfera in acciaio del diametro di 1/8 di pollice con lo stesso carico. La scelta tra HRT e HRN dipende dall'intervallo di durezza previsto per il filo e dalle condizioni della superficie. L'HRT è generalmente preferibile per i materiali leggermente più morbidi, mentre l'HRN è più adatto per i tipi di acciaio inossidabile più duri.
Per i fili con diametro compreso tra 2,0 mm e 6,0 mm, è necessario eseguire più misurazioni in diversi punti della circonferenza del filo per garantire risultati rappresentativi. Per diametri superiori a 6,0 mm, gli effetti della curvatura superficiale diventano trascurabili, consentendo procedure di prova più semplici.
È importante notare che per fili di diametro inferiore a 2,0 mm, metodi alternativi di prova della microdurezza come Vickers o Knoop possono essere più appropriati per ottenere misure di durezza accurate e affidabili.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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