Assajos de Materials: Preparació, Duresa i Fractura

Preparació de provetes d'acer

Objectiu: Aconseguir una superfície plana i especular que posi de manifest l'estructura del metall que volem estudiar i caracteritzar.

• Seleccionar i tallar un tros de metall amb la talladora mitjançant un disc de carbur de silici, utilitzant una mescla d'aigua i taladrina per reduir l'escalfament.
• Desbastar: Es prepara la superfície plana amb paper de vidre de diferents mides de gra.
• Polir: Eliminar ratllades amb polidora utilitzant un esprai de pols de diamant fins que quedi a efecte mirall.
• Atac químic: Atacar la proveta amb una mescla 90% alcohol etílic i 10% HNO₃ 60% per a poder observar la seva microestructura.

Assaig de Duresa Vickers

Deriva del Brinell, es substitueix la bola d'acer de l'indentador per un de diamant amb forma de piràmide quadrangular. S'aplica l'indentador durant 20 segons i la marca serà un quadrat. La duresa Vickers s'expressa amb HV i és la relació entre la força exercida i la superfície de la petjada.

Si veiem 650HV30 vol dir que s'ha aplicat una càrrega de 30kg i una duresa de 650kg/mm².

L'assaig es pot utilitzar tant en materials durs com tous amb 0,2 mm de gruix i fins a 1000 kg/mm².

Inconvenients: Igual que en el mètode Brinell, necessita un sistema òptic per a projectar la petjada per a poder mesurar-la.

Mètode Brinell

Assaig en el qual es marca sobre la superfície de la peça, una petjada permanent amb una esfera d'acer extradurs de determinat diàmetre.

Inconvenients: Amb materials de gruix inferior a 6 mm, i amb els de duresa superior a 4.000 Km/mm². Necessita un sistema òptic per a projectar la petjada per a poder mesurar-la.

Per a mesurar el diàmetre de la petjada es pot fer amb un regle graduat, un microscopi, un noni, etc. Com és una profunditat molt petita es prefereix mesurar el diàmetre, així la seva lectura és més fàcil i precisa.

Assajos Destructius

Assaig Charpy (Fractura per Impacte)

Mentre un material es fractura per un impacte, aquest absorbeix energia. Com més gran és l'energia, més costa trencar el material.

Hi ha dues formes de realitzar l'assaig per impacte: IZOD i CHARPY.

Els aparells ja porten incorporada una escala en què donada l'altura final, es pot veure directament quina és l'energia absorbida.

Tot i que el resultat és precís, l'energia d'impacte que s'obté només serveix per comparar entre diversos materials.

Per saber quin material es trencarà més fàcilment, l'assaig depèn:

• Condicions de càrrega
• Mida
• Geometria de les mostres

No serveix per predir si un objectiu es trencarà o no, si rep un impacte.

• IZOD: Col·locació de la proveta en vertical.
• CHARPY: Col·locació de la proveta en horitzontal.

Duresa

Resistència que presenta un material a ser penetrat. Materials més durs, més resistents, relació vàlida per a materials amb deformació plàstica.

Propietat que ens dona una idea de la capacitat resistent del material, a més, dona una indicació de la seva resistència a les ratllades, al desgast o abrasió.

Assaig fàcil, barat i no destructiu.

L'assaig implica una deformació a la superfície.

La duresa depèn:

• de l'elasticitat del material
• de la seva estructura cristal·lina
• de les accions mútues entre cristalls

Metalls purs: La duresa augmenta amb la cohesió i el número d'àtoms per unitat de volum.

Aliatges: La duresa augmenta amb:

• la seva acritud
• les tensions internes per les elaboracions tèrmiques o tractaments tèrmics
• amb la presència d'elaboracions de solucions sòlides o compostos intermetàl·lics

Escales de duresa:

• Rockwell
• Vickers
• Brinell

• Resistència a les ratllades = mineralogia
• Resistència al tall = mecanitzat
• Reacció elàstica del material = polímers
• Resistència a l'abrasió = lubricació
• Resistència a la indentació = metal·lúrgia
• Resistència mecànica = enginyeria de disseny