Candidato: John Matteo Menei Relatore: prof. Marco Bernasconi UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CAMERINO SCUOLA DI SCIENZE E TECNOLOGIE PERCORSO ABILITANTE SPECIALE CLASSE DI CONCORSO C320 Laboratorio meccanico-tecnologico LA PROVA JOMINY Tesi di specializzazione in METALLURGIA Candidato: John Matteo Menei Relatore: prof. Marco Bernasconi

Il Jominy-Test (UNI 3150) è la prova d’eccellenza per verificare la temprabilità di una colata o di una categoria di acciai. Quando un particolare acciaio viene temprato si forma una quantità più o meno elevata di una struttura denominata martensite; la durezza del pezzo è funzione della percentuale di struttura martensitica ottenuta, la cui durezza dipende a sua volta dal tenore di carbonio presente nell'acciaio. Variazione della durezza HRC in funzione del tenore di carbonio a fronte di diverse percentuali di martensite. Un acciaio è quindi molto temprabile se possiede dopo tempra alte percentuali di martensite, e quindi alta durezza, anche in profondità e non solo superficialmente.

L’apparecchiatura comprende un dispositivo di riscaldamento e uno di raffreddamento. Il riscaldamento avviene tramite forno elettrico a muffola dotato di termocoppia, mentre il raffreddamento lo si effettua mediante un opportuno getto d’acqua fuoriuscente verticalmente da un ugello di identico diametro, capace di colpire l’estremità della provetta ed indurre in essa una velocità di raffreddamento scalare, massima ad una estremità, quasi nulla in quella opposta.

La provetta di diametro 25 mm e lunghezza 100 mm, deve prima subire un processo di normalizzazione alla temperatura prescritta con permanenza, a tale temperatura, non inferiore ai 30 minuti.

ESECUZIONE DELLA PROVA La provetta deve essere riscaldata alla temperatura di prova per almeno 20 minuti e mantenuta a tale temperatura per altri 30 minuti. Va estratta dal forno e inserita nell’apparecchiatura entro 5 secondi. Si apre il rubinetto e la provetta viene raffreddata. L’acqua deve essere a 20±5°C; il tempo di raffreddamento deve essere di 10 minuti. La provetta raffreddata va rettificata lungo due generatrici diametralmente opposte, per uno spessore di 0,4÷0,5 mm. Sulle zone rettificate si eseguono prove di durezza Rocwell C avendo cura di rispettare le seguenti distanze: 1,5 -3-5-7-9-11-13-15-20-25-30-35-40 mm.

La prova fornisce una correlazione tra la velocità di raffreddamento (che diminuisce con l’aumento di H) e la durezza. La temprabilità, indicata con la curva Jominy, si esprime con la lettera J seguita da due numeri, indicanti il valore di durezza HRC e la distanza in mm dall’estremità temprata. J 40-16 significa che la durezza 40 HRC è stata raggiunta a 16 mm dal bordo (estremità temprata). La banda Jominy definisce le durezze massime e minime ottenibili sulla superficie laterale rettificata della provetta temprata, in funzione della distanza dalla faccia raffreddata.

La banda di temprabilità che può essere letta in modi diversi: Fissando il livello di durezza H, si possono determinare le distanze minime e massime (a e b) per le quali si può riscontrare il valore H; Fissando la distanza c, si può determinare il range di possibili valori di durezza (H1-H2). La curva, per essere apprezzabile, deve ricadere con tutti i suoi punti all’interno della banda.

Qui a lato ho riportato il confronto tra l’acciaio 39NiCrMo3 e un acciaio al carbonio C40, assai impiegati nell’industria meccanica. Pur avendo la stessa percentuale di carbonio, si può notare una netta differenza tra le curve, indice di diversa durezza. L’acciaio 39NiCrMo3 in particolare, è più duro in quanto presenta maggior elementi di alligazione. La prima misura potrebbe essere stata influenzata da un cedimento del materiale.

PROVA DI DUREZZA ROCKWELL C La durezza è la resistenza opposta da un materiale a lasciarsi penetrare da un altro corpo. L’HRC prende in considerazione la profondità dell’impronta lasciata dal penetratore. L’apparecchio è un durometro che fornisce direttamente l’indice di durezza sul dispay. Il tutto consiste nel far penetrare (in due tempi e con un carico prestabilito) un cono di diamante con angolo al vertice di 120°, nel materiale da esaminare. Si applica senza urto un carico iniziale F0=98N (10 Kg) e si azzera il quadrante. Si aggiunge al carico iniziale di 98N un altro carico addizionale F1=1372N (140 Kg) progressivamente in 5-10 secondi raggiungendo il carico totale Ft=1470N. Dopo circa 30 secondi, si elimina il carico addizionale F1 di 1372N e si esegue la lettura sul quadrante, con il penetratore sempre sollecitato dal carico iniziale di 98N.

Grazie per la cortese attenzione!