Issue 19

L. Susmel et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 19 (2012) 37-50; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.19.04 42 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 5 10 15 20 25 30 35 Tempo [s] p/P max Rampa di Carico Rampa di Scarico Figura 5 : Rampa di carico e scarico utilizzata per simulare una prova Vickers standard. Figure 5 : Loading and unloading curve used to simulate the Vickers test. R ISULTATI SPERIMENTALI DELLE MISURE DI MACRO -, MICRO - E NANO - DUREZZA e misure di macro-, micro- e nano-durezza sono state eseguite su tre materiali metallici con caratteristiche metallurgiche alquanto diverse: un acciaio a basso tenore di carbonio (BS970-En3B), un acciaio inossidabile (AISI 316L) e, infine, una lega d’alluminio (7075-T6). Le proprietà meccaniche di questi metalli, e in particolare le curve sforzo-deformazione in campo elasto-plastico, sono state ricavate con prove eseguite in accordo alle vigenti normative. Come verrà ampiamente descritto nei paragrafi successivi, per investigare in modo più accurato l’influenza della dimensione della superficie indentata sul valore della durezza, le analisi FEM relative alle prove condotte sull’acciaio inossidabile AISI 316L sono state calibrate non solo considerando la curva elasto-plastica ottenuta mediante provini di dimensione convenzionale, ma anche mediante quella ottenuta con provini aventi larghezza della zona calibra dell’ordine dei 100 µ m, ovvero dell’ordine dei 10 grani [14]. Le principali proprietà meccaniche dei materiali investigati sono riassunte nella Tab. 1, mentre nel grafico di Fig. 6 sono comparate le curve elasto-plastiche ottenute dalle prove di trazione, curve che sono state tracciate in tale diagramma a mezzo delle corrispondenti relazioni di Ramberg-Osgood [11]: 1 n t t tot el pl E K                (2) Materiale E  Y  UTS  f  f K n Grain Size [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] [  m] 7075-T6 65000 500.5 577 624.3 0.08 709.1 0.048 10 (transv.) BS970 En3B 197400 606.2 638 851.8 0.56 882.7 0.061 13 AISI 316L 177000 298.8 754 986.5 0.39 1238.5 0.251 12 AISI 316L (wire) 150000 315.1 580 - - 1252.3 0.346 12 Tabella 1 : Proprietà meccaniche dei materiali metallici considerati nella presente investigazione. Table 1 : Mechanical properties of the investigated metallic materials. I valori delle costanti della precedente relazione sono riportati, per ogni materiale considerato, in Tab. 1. Le misure di durezza superficiale sono state eseguite utilizzando tre diversi strumenti di misura: un macro-durometro convenzionale, un micro-durometro Mitutoyo MVK–H1 ed un Nanoindenter XP-MTS, tutti equipaggiati con punte Vickers standard. Le rilevazioni sperimentali sono state eseguite a temperatura ambiente controllata, e pari a 20°C, su provini preparati in accordo con le normative vigenti e lucidati a specchio con pasta diamantata da 1 µ m. I grafici di Fig. 7 sintetizzano i risultati delle misure di durezza eseguite sui tre materiali metallici considerati nella presente investigazione: ognuno dei punti sperimentali riportato in tali diagrammi rappresenta il valore medio ricavato da sei misurazioni eseguite per ciascuna condizione di carico considerata. L