In un precedente articolo sulla resistenza dei metalli, abbiamo guardato alla misurazione della resistenza alla trazione e all’impatto. Ma ci sono altre due proprietà meccaniche molto importanti che devono essere considerate quando si seleziona un metallo per il prossimo progetto. Queste proprietà sono la duttilità e la durezza.
Che cos’è la duttilità?
La duttilità è la capacità di un metallo di deformarsi senza fratturarsi. I metalli che possono essere formati o pressati in un’altra forma senza alcuna frattura sono considerati duttili. I metalli che si fratturano sono classificati come fragili (essenzialmente l’opposto di duttili).
La duttilità gioca un ruolo importante nella formabilità. I metalli che sono eccessivamente fragili possono non essere in grado di essere formati con successo. Per esempio, se un pezzo di metallo viene allungato in un filo sottile, è imperativo che abbia una certa duttilità. Se il metallo è troppo fragile, si romperà non appena il metallo inizierà ad allungarsi. La duttilità è anche una considerazione importante per la sicurezza nei progetti strutturali. La duttilità permette alle strutture di piegarsi e deformarsi in una certa misura senza rompersi quando sono sottoposte a carichi pesanti.
Come misurare la duttilità
L’allungamento percentuale e la riduzione percentuale sono due modi per misurare la duttilità:
- L’allungamento percentuale misura la lunghezza che un metallo si deforma come percentuale della sua lunghezza originale, dopo essere stato tirato fino alla rottura durante una prova di trazione.
- La riduzione percentuale misura la parte più stretta della sezione trasversale di un campione di metallo dopo una rottura indotta da una prova di trazione.
La duttilità può dipendere dalla temperatura, quindi le temperature a cui il metallo sarà sottoposto in un’applicazione dovrebbero essere prese in considerazione. La maggior parte dei metalli ha una tabella di temperatura di transizione duttile-fragile che può aiutare.
Quali metalli sono duttili?
Ci sono molti metalli duttili, tra cui:
- Alluminio
- Ottone
- Rame
- Acciaio a basso tenore di carbonio
- Oro
- Argento
- Stagno
- Piombo
I metalli che sono considerati fragili includono ghisa, cromo e tungsteno. Esempi di applicazioni che richiedono un’alta duttilità includono cavi metallici, stampaggi e travi strutturali.
Che cos’è la durezza?
La durezza è una misura della capacità di un metallo di resistere all’indentatura. Quando un metallo deve sopportare delle forze senza subire depressioni o ammaccature, si dovrebbe cercare un metallo con un’elevata durezza.
La durezza può anche dare all’utente finale un’idea della resistenza all’abrasione di un metallo. Maggiore è la durezza di un metallo, migliore è la sua capacità di resistere all’abrasione. Questo è molto importante per le applicazioni in cui il metallo utilizzato è sottoposto a forze e oggetti che possono causare usura.
Come misurare la durezza
Per le impronte, ci sono diversi metodi di prova proprietari disponibili per misurare la durezza. I metodi più popolari sono:
- Vickers
- Brinell
- Rockwell
In ogni test di durezza, un oggetto molto duro come un diamante di grado industriale viene premuto in un materiale usando una forza nota. La dimensione della depressione fatta nel materiale di prova viene poi misurata. Questa misura può poi essere convertita in un valore come HRB (Rockwell) o HV (Vickers).
Il test di durezza Mohs è usato per misurare la resistenza di un materiale ai graffi. In questo test, una varietà di materiali a cui sono stati assegnati dei numeri di durezza sono usati per provare a graffiare il campione di metallo. Il materiale con il numero più basso per fare un graffio sul campione viene assegnato a quel campione, dandogli una durezza relativa.
Quali sono i metalli più duri?
I metalli che hanno una durezza relativamente alta includono:
- Tungsteno
- Acciaio ad alto tenore di carbonio
- Fusione di ferro
Trattamento speciale come il trattamento termico o la tempra può anche essere usato per aumentare ulteriormente la durezza di un dato metallo. La durezza è spesso inversamente correlata alla duttilità, quindi i metalli duttili di cui sopra hanno tipicamente una durezza relativamente bassa. Le applicazioni che richiedono un’alta durezza includono alberi, perni e ingranaggi.
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