Incercarea de duritate

Incercarea de duritate

Din punct de vedere al modului cum se desfasoara actiunea de deformare a suprafetei, incercarile de duritate se impart in statice si dinamice. Incercarile statice fiind mai precise se utilizeaza in mod curent, cele mai cunoscute fiind metoda Brinell, Metoda Vickers, si metoda Rockwell.

Metoda Brinell.

Este numita si incercarea prin apasare cu o bila de otel calit sau carbura. Diametrul penetratorului poate sa ia valori intre 0,625 - 10 mm in functie de grosimea si natura materialului.

Valoarea fortei F este corelata cu diametrul bilei: F = f(D²). Pentru oteluri, forta F se adopta F = 30D², iar pentru neferoase F = (5 10)D². Parametrul ce se masoara dupa aplicarea fortei F este diametrul urmei (amprentei) lasata de penetrator in material (fig.3.19.). Duritatea Brinell (notata HB) reprezinta raportul dintre sarcina aplicata F si aria calotei sferice rezultate, prin penetrarea bilei, adica

HB = daN/mm²

Cunoscand astfel sarcina, diametrul bilei si al amprentei, duritatea se poate afla cu relatia de mai sus .

Metoda este aplicabila cu rezultate satisfacatoare, metalelor si aliajelor moi.

Metoda Vickers.

Este tot o incercare tot  prin apasare utilizandu-se un penetrator de diamant sub forma de piramida.

Baza piramidei este patrata, iar unghiul de la varf are valoarea de 136^o. Forta F aplicata este constanta. Se utilizeaza sarcini de 1 pana la 120 kgf. Marimea care se masoara este diagonala urmei d (fig.3.20.). Duritatea Vickers notata cu HV se determina ca si raportul dintre sarcina F si aria urmei piramidale S lasate de penetrator in piesa, HV = F/S. Prin calcularea ariei rezulta HV = 1,8544 F/d².

Metoda Rockwell

Este numita si metoda cu sarcina initiala.Se utilizeaza un penetrator  de forma unui con de diamant avand un unghi la varf de 120^o sau a unei bile de otel calit cu diametrul de 1,59 mm.

Duritatea Rockwell HR, se exprima ca diferenta dintre o adancime de patrundere conventionala E si adancimea de patrundere reala e a penetratorului determinata de o suprasarcina, adica HR = E - e (fig.3.21.).

Fig. 3.21. Determinarea duritatii Rockwell.  Schema de lucru

Se aplica mai intai forta initiala F₀ sub actiunea careia penetratorul patrunde pana la adancimea a. Prin aplicarea suprasarcinii F1, conul sau bila patrund pana la nivelul b; prin eliminarea lui F1, dar mentinandu-se sarcina initiala F_o, penetratorul revine in material la o inaltime a + c. Duritatea HR se va exprima in functie de aceasta adancime.

In relatie intervin si constante legate de tipul penetratorului si etalonarea comparatorului care masoara adancimea. Astfel duritatea Rockwell se poate scrie:

HR = (K-c)/C

unde:   - K are valoarea 0,26 pentru bila si 0,2 pentru con,

- C marimea in mm a unei diviziuni a cadranului egala cu 0,002 mm.

Notand K/C = E si c/C = e se obtine relatia HR = E - e.

Pentru utilizarea conului de diamant relatia se scrie HR = 100 - e (notata HRC) si pentru utilizarea bilei de otel HR = 130 - e (notata HRB).

In afara celor doua tipuri prezentate mai sus, prin modificarea sarcinii totale la metoda Rockwell C (150 Kgf), se defineste metoda Rockwell A cu sarcina totala de 60 Kgf.

Cea mai folosita este incercarea Rockwell C, intrucat prezinta o precizie superioara, un timp scurt de masurare si o amprenta mica, ceea ce permite masurarea pe piese finite. Nu se recomanda pieselor fragile, precum si celor cu structura grosolana.

Pe ansamblu se apreciaza ca masuratorile de duritate sunt usor de efectuat intr-un timp relativ scurt, nu necesita probe standardizate. Ele prezinta de asemenea reproductibilitate ridicata.

Duritatea determinata prin metodele HB, HV, HR, reprezinta duritatea medie a agregatului cristalin deoarece urma lasata de penetrator acopera o suprafata care contine un mare numar de graunti cristalini. Pentru determinarea duritatii unui singur graunte cristalin se utilizeaza aparatul numit microdurimetru. Acesta este de fapt un microscop care are atasat un sistem de masurare a duritatii prin metoda Vickers. Valoarea duritatii HV se exprima cu relatia HV = 1,8544F/(d + 1,5); valoarea de 1,5 reprezinta o corectie care tine seama de revenirea elastica a urmei dupa indepartarea sarcinii .