Durezza HRC vs HB: Differenze e conversione

Che cos'è la durezza?

La durezza è un indice di prestazione cruciale utilizzato per misurare la resistenza dei materiali all'indentazione o alla deformazione causata da oggetti duri. Questa proprietà è essenziale in diverse applicazioni industriali, tra cui la selezione dei materiali, il controllo di qualità e l'ingegneria meccanica.

Metodi di prova della durezza

I metodi di prova della durezza variano, ciascuno con principi e implicazioni uniche dietro i valori misurati. Le principali categorie di prove di durezza comprendono le prove di indentazione con carico statico e le prove di durezza per rimbalzo.

Prove di durezza con indentazione a carico statico

1. Durezza Brinell (HB):
   • Comunemente utilizzato per materiali morbidi come i metalli non ferrosi e l'acciaio prima del trattamento termico.
   • Una sfera di acciaio temprato o di carburo cementato con un diametro specifico viene premuta sulla superficie del materiale sotto un carico specifico. Il valore della durezza viene calcolato dividendo il carico per l'area della superficie di penetrazione.
2. Durezza Rockwell (HR):
   • Adatto per materiali con elevata durezza superficiale, come quelli trattati a caldo.
   • Utilizza scale diverse in base al penetratore e al carico:
     • HRA: Cono diamantato, carico di 60 kg, per materiali estremamente duri.
     • HRB: Sfera in acciaio di 1,59 mm di diametro, carico di 100 kg, per materiali più morbidi.
     • HRC: Cono diamantato, carico di 150 kg, per materiali più duri.
   • Il valore della durezza è determinato dalla profondità dell'impronta.
3. Durezza Vickers (HV):
   • Adatto per l'analisi al microscopio.
   • Utilizza un penetratore a cono quadrato diamantato con un angolo superiore di 136°, premuto nel materiale con un carico inferiore a 120 kg.
   • Il valore della durezza si ottiene dividendo il carico per l'area della fossa di indentazione.
4. Durezza Shore (HA, HD):
   • Utilizzato principalmente per gomma e plastica.

Test di durezza al rimbalzo

1. Durezza Leeb (HL):
   • Misura il lavoro di deformazione elastica dei metalli.
   • Consiste nel far rimbalzare una sfera di impatto sulla superficie del materiale e nel calcolare la durezza in base alla velocità di rimbalzo rispetto alla velocità di impatto.
2. Durezza Shore (HS):
   • Utilizzato per vari materiali, misurato dalla durezza di indentazione di elastomeri e gomme.

Significato della durezza

La durezza non è una singola grandezza fisica, ma un indice di prestazione completo che riflette l'elasticità, la plasticità, la resistenza e la tenacità di un materiale. È fondamentale per comprendere la resistenza all'usura, la durata e l'idoneità di un materiale per applicazioni specifiche.

Durezza dell'acciaio

La durezza dei metalli, in particolare dell'acciaio, è indicata con il codice H. Diversi metodi di prova della durezza consentono di conoscere nel dettaglio le proprietà dell'acciaio:

I metodi convenzionali comprendono le prove di durezza Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) e Leeb (HL). Tra questi, HB e HRC sono i più utilizzati.

L'HB ha un'ampia gamma di applicazioni, mentre l'HRC è adatto a materiali con elevata durezza superficiale, come quelli ottenuti tramite trattamento termico.

La differenza principale tra questi due test è il tipo di sonda utilizzata nel tester di durezza. Il misuratore di durezza Brinell utilizza una sfera d'acciaio come sonda, mentre il misuratore di durezza Rockwell utilizza una sonda di diamante.

HV - adatto per l'analisi al microscopio. La durezza Vickers (HV) viene misurata premendo un penetratore a cono quadrato con angolo superiore di 136° sulla superficie del materiale con un carico inferiore a 120 kg. Il valore di durezza Vickers (HV) si ottiene dividendo l'area della superficie della fossa di penetrazione del materiale per il valore del carico.

Il durometro portatile HL è comodo per le misurazioni. Funziona con un rimbalzo dopo che la testa della sfera d'impatto colpisce la superficie di durezza. La durezza viene calcolata utilizzando il rapporto tra la velocità di rimbalzo e la velocità di impatto del punzone a 1 mm dalla superficie del campione e la formula: Durezza Leeb HL = 1000 × VB (velocità di rimbalzo) / VA (velocità di impatto).

Il durometro portatile Leeb più comunemente utilizzato può essere convertito in durezza Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) e Shore (HS) dopo la misurazione con Leeb (HL). In alternativa, è possibile misurare direttamente il valore di durezza con Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL) e Shore (HS) utilizzando il principio di Leeb.

Il durometro Leeb della serie TH, prodotto da Time Company, è dotato di questa funzione, che rappresenta un utile complemento alla tradizionale macchina di durezza da tavolo! (Per i dettagli, fare clic su Durometri Leeb TH140/TH160/HLN-11A/HS141 Serie portatile).

1. HB - Durezza Brinell:

La durezza Brinell (HB) è tipicamente utilizzata per i materiali morbidi, come i metalli non ferrosi, l'acciaio prima del trattamento termico o dopo il trattamento termico. ricottura.

La durezza Rockwell (HRC), invece, è generalmente utilizzata per i materiali con durezza più elevata, come quelli sottoposti a trattamento termico.

Per misurare la durezza Brinell, una sfera d'acciaio temprato o carburo cementato Una sfera di diametro specifico viene premuta sulla superficie del materiale da testare sotto un determinato carico di prova, mantenuta per un tempo prestabilito e poi scaricata per misurare il diametro di indentazione della superficie da testare.

Il valore della durezza Brinell si calcola dividendo il carico per l'area della superficie sferica dell'indentazione.

In genere, una sfera di acciaio temprato con un diametro di 10 mm viene pressata sulla superficie del materiale con un carico di 3000 kg per una certa durata. Dopo lo scarico, il rapporto tra il carico e l'area di indentazione fornisce il valore di durezza Brinell (HB), misurato in chilogrammi di forza per millimetro quadrato (kgf/mm2 o N/mm2).

2. Durezza HR Rockwell

La durezza Rockwell (HR) è un metodo per determinare l'indice di durezza di un materiale basato sulla profondità di deformazione plastica dell'indentazione. La durezza viene misurata in unità di 0,002 mm.

Quando non è possibile utilizzare la prova di durezza Brinell, ad esempio quando il valore HB del materiale è superiore a 450 o la dimensione del campione è troppo piccola, si utilizza invece la prova di durezza Rockwell.

Questo test consiste nel premere un cono di diamante con un angolo superiore di 120° o una sfera di acciaio con un diametro di 1,59 mm o 3,18 mm sulla superficie del materiale testato sotto un carico specifico. La durezza del materiale viene quindi calcolata in base alla profondità dell'impronta.

Esistono tre diverse scale per la misurazione della durezza Rockwell, in base alla durezza del materiale in esame:

HRA: è una misura di durezza determinata utilizzando un penetratore a cono di diamante e applicando un carico di 60 kg. Questa scala viene utilizzata per i materiali che presentano una durezza estremamente elevata, come ad esempio carburo cementato.

HRB: è una misura di durezza determinata utilizzando una sfera di acciaio temprato di 1,59 mm di diametro e applicando un carico di 100 kg. Questa scala viene utilizzata per i materiali che hanno una bassa durezza, come l'acciaio ricotto, la ghisa, ecc.

HRC: è una misura di durezza determinata utilizzando una pressa a cono diamantato e applicando un carico di 150 kg. Questa scala viene utilizzata per i materiali che presentano una durezza elevata, come l'acciaio bonificato, ecc.

Inoltre:

(1) HRC è l'acronimo della scala di durezza C di Rockwell.

(2) HRC e HB sono ampiamente utilizzati nella produzione.

(3) L'intervallo di applicazione dell'HRC va da 20 a 67 HRC, che equivale a HB225-650. Se la durezza supera questo intervallo, si deve utilizzare la scala di durezza Rockwell A (HRA). Se la durezza è inferiore a questo intervallo, si deve utilizzare la scala Rockwell. Durezza Rockwell B (HRB). Il limite superiore della durezza Brinell (HB650) non può essere superato.

(4) Il penetratore della scala C del tester di durezza Rockwell è un cono di diamante con un angolo superiore di 120 gradi. Il carico di prova è un valore specifico, con uno standard cinese di 150 kg di forza.

Il misuratore di durezza Brinell utilizza come penetratore una sfera di acciaio temprato (HBS) o di carburo cementato (HBW) e il carico di prova varia a seconda del diametro della sfera, da 3000 a 31,25 kgf.

(5) L'indentazione della durezza Rockwell è molto piccola e il valore misurato è localizzato, quindi è necessario misurare il valore medio in diversi punti. È adatta per prodotti finiti e film sottili ed è classificata come controlli non distruttivi.

L'indentazione della durezza Brinell è ampia e il valore misurato è accurato. Non è adatto per prodotti finiti e film sottili e non è generalmente considerato un test non distruttivo.

(6) Il valore della durezza Rockwell è un numero adimensionale e non ha un'unità di misura. Pertanto, non è corretto riferirsi alla durezza Rockwell in termini di gradi. Il valore della durezza Brinell è dotato di unità e ha una relazione approssimativa con la resistenza alla trazione.

(7) La durezza Rockwell può essere visualizzata direttamente sul quadrante o in formato digitale. È facile da usare, veloce e intuitivo, il che lo rende adatto alla produzione di massa. La durezza Brinell richiede un microscopio per misurare il diametro dell'impronta e poi controllare la tabella o eseguire calcoli, il che può essere complicato.

(8) In determinate condizioni, HB e HRC possono essere controllati e scambiati. La formula di calcolo mentale è approssimativamente 1HRC ≈ 1/10HB.

Di seguito sono riportate alcune tabelle di confronto comuni:

1. Tabella di conversione della durezza standard nazionale HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD

2. Secondo la norma tedesca DIN50150, di seguito è riportata la tabella di confronto tra la resistenza alla trazione degli acciai nella gamma comune e la durezza Vickers, la durezza Brinell e la durezza Rockwell:

Tabella dei rapporti grossolani di varie durezze

Nota: fonte della tabella 3: Baber Colman

Valore di conversione approssimativo di Brinell durezza dell'acciaio

La prova di durezza è un metodo semplice e facile per testare le proprietà meccaniche.

Per sostituire alcune prove di proprietà meccanica con prove di durezza, è necessaria una relazione di conversione più accurata tra durezza e resistenza nella produzione.

L'evidenza empirica ha dimostrato che esiste una correlazione approssimativa tra i diversi valori di durezza di materiali metallicie tra i valori di durezza e resistenza.

Poiché il valore della durezza è determinato sia dalla resistenza alla deformazione plastica iniziale che da quella continua, un materiale con una maggiore resistenza presenterà una maggiore resistenza alla deformazione plastica e quindi valori di durezza più elevati.

Tabella di conversione della durezza standard nazionale HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD

Le tabelle sono essenziali per convertire i valori di durezza tra scale diverse e per comprendere la relazione tra la durezza e altre proprietà meccaniche, come la resistenza alla trazione.

Conclusione

La prova di durezza è un metodo essenziale nella scienza dei materiali e nell'ingegneria per determinare l'idoneità di un materiale per applicazioni specifiche. Comprendendo i diversi metodi e i loro usi appropriati, si può scegliere la tecnica di prova migliore per garantire le prestazioni e l'affidabilità del materiale. Questa guida completa si propone di fornire una visione più approfondita delle prove di durezza, consentendo una migliore selezione dei materiali e un migliore controllo della qualità in vari settori industriali.