Nota su Temprabilità e prova Jominy

Nota su Temprabilità e prova Jominy
Notes on hardenability and the Jominy test
Quando un particolare in 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. In fig. 3 è indicata la variazione della
durezza HRC in funzione del tenore di carbonio
a fronte di diverse percentuali di martensite.
When a steel part is hardened, a more
or less high content of a structure called martensite
is formed; the hardness of the part depends on
the percentage of martensitic structure obtained,
the hardness of which depends in turn on the
carbon content of the steel. Figure 3 shows the
variation in HRC hardness according to carbon
content in the case of various percentages of
martensite.
La capacità di un acciaio di assumere
più o meno profondamente, dopo tempra, una
struttura martensitica, ovvero di accrescere la sua
durezza in funzione della penetrazione della
trasformazione martensitica nella sezione del
pezzo, si definisce temprabilità.
The steel’s ability to assume a more or
less deep martensitic structure after hardening,
that is to say to increase its hardness according to
penetration of the martensitic transformation in
the section of the part, is called hardenability.
Hardness distribution in the section
depends on its size, carbon content and alloying
elements, the dimension of the austenitic grain and
on hardening conditions (austenitizing temperature,
holding time, quenching medium).
La distribuzione della durezza nella
sezione è determinata dalla sua dimensione, dal
tenore di carbonio e degli elementi di lega, dalla
dimensione dal grano austenitico e dalle condizioni
di tempra (temperatura di austenitizzazione,
tempo di permanenza, mezzo di spegnimento).
Hardening is usually assessed according
to the Jominy test (UNI 3150) with which a
hardness-distance curve from the quenched end
is obtained. A Jominy hardenability interval (see
fig. 4) for each grade of steel is obtained according
to the ranges of the chemical composition
established by the specifications.
La temprabilità viene usualmente valutata
mediante la prova Jominy (UNI 3150) con la quale
si ottiene una curva durezza-distanza dall'estremità
temprata. Dagli intervalli della composizione
chimica previsti dalle unificazioni, deriva una
banda di temprabilità Jominy (vedi fig. 4) per ogni
tipo di acciaio.
La distanza (Jominy) dall'estremità
temprata della provetta in esame, alla quale
corrisponde la durezza relativa ad una percentuale
di martensite (previamente fissata in maniera
opportuna per le varie classi di acciaio), può essere
utilizzata come criterio per classificare gli acciai
in base alla loro temprabilità.
The distance (Jominy) from the quenched
end of the test specimen concerned, to which the
hardness relating to a percentage of martensite
corresponds (established previously in a suitable
manner according to the various grades of steel)
can be used to classify steels according to their
hardenability.
In industrial practice, 50% martensite at
the core is considered satisfactory in hardening
steels, 70% in casehardening steels and 80% in
spring or highly stressed parts.
Nella pratica industriale si ritiene
soddisfacente avere a cuore il 50% di martensite
negli acciai da bonifica, il 70% in quelli da
cementazione e l'80% negli acciai per molle od
in particolari notevolmente sollecitati.
The tensile, toughness and endurance
strength properties of the steel depend on the
percentage of martensite obtained after hardening;
hardenability is therefore one of the basic
parameters when selecting a steel whose intrinsic
properties are to be improved through heat
treatment.
Le caratteristiche tensili, di tenacità e di
resistenza a fatica sono funzioni della percentuale
di martensite ottenuta dopo tempra: la temprabilità
è perciò uno dei parametri fondamentali per la
scelta di un acciaio le cui caratteristiche intrinseche
debbono essere esaltate tramite trattamento termico.
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La possibilità di risalire dai risultati della
prova Jominy all'andamento della durezza sui
particolari temprati, deriva dal fatto che a una
data distanza dell'estremità temprata della prova
Jominy, corrisponde una velocità di raffredamento
determinata. Stabilito che la stessa velocità di
raffreddamento, a partire dalla temperatura di
austenitizzazione, provoca sempre uguali
trasformazioni e conduce sempre ad una struttura
determinata ed a una durezza ben definita, le
durezze della curva Jominy devono corrispondere
alle stesse durezze nei punti dei particolari trattati
aventi una velocità di raffreddamento equivalente.
Al di sopra di ogni banda Jominy per
spegnimenti in olio poco agitato, limitatamente al
centro, a 3/4 del raggio da esso ed alla superficie
viene riportata detta corrispondenza.
The possibility of establishing the hardness
trend on the hardened parts, according to the
results of the Jominy test, derives from the fact that
a specific cooling rate corresponds to a given
distance from the quenched end of the Jominy test.
Having established that the same cooling rate,
starting from the austenitizing temperature, always
causes the same transformations and always
produces a specific structure and a clearly defined
hardness, the hardness values of the Jominy curve
must correspond to the same hardness values at
the points of the treated parts having an equivalent
cooling rate.
Per la qualità di acciaio riferite a norme
EN sono state riportate le bande Jominy: H
Temprabilità normale, HH Temprabilità ristretta
2/3 superiore, HL Temprabilità ristretta 2/3
inferiore.
For EN steels assumed are showed: H
normal hardenability, HH restricted hardenability
2/3 superior, HL restricted hardenability 2/3
inferior.
This correspondence is indicated above
each Jominy band for quenching in almost still oil,
restricted to the center, at 3/4 of the radius from
this and at the surface.
HARDNESS
Figura 3
Figure 3
CARBON
Relazione approssimata fra contenuto di carbonio - durezza - percentuale di
(da Hodge. J.M., and Orehoski, M.A., Trans AIME, 167, 1946, p 627)
martensite dopo tempra.
Approximate relationship between carbon content – hardness – percentage of
martensite after hardening. (from Hodge J.M. and Orehoski, M.A., Trans AIME, 167, 1946, p. 627)
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Figura 4
Figure 4
Superficie / Surface
3/4 Raggio dal centro / 3/4 radius from center
Centro / Centre
60
55
50
45
40
35
HARDNESS
DUREZZA
30
25
20
15
1,5 3 5 7 9 11 13 15
20
25
30
35
40
45
50
Si voglia ad esempio conoscere quale è il diametro massimo di un tondo in 39NiCrMo3 che, mediamente dopo tempra,
abbia a cuore almeno il 50% di martensite. A tale scopo si consulti il diagramma di Fig. 3: dopo aver visto che a M = 50%
e C = 0,39% corrisponde per interpolazione una durezza HRC = 42, con la retta corrispondente a tale durezza si intersechi
la curva mediana della banda Jominy (fig. 4) e si ricava a quale distanza Jominy ciò avviene (31 mm). Dalla tabella di
correlazione distanze Jominy-diametri corrispondenti si riscontra che tale durezza si può ottenere dopo tempra in olio al
centro di un tondo di Ø 85 mm, a 3/4 di raggio dal centro per un tondo di Ø 108 mm.
For example, to discover the maximum diameter of a cylindrical test specimen made of 39NiCrMo3 which, after hardening,
has on the average at least 50% of martensite at the core, consult the diagram of Fig. 3: after noting that M = 50% and C
= 0.39% correlate through interpolation to a hardness HRC = 42, with the straight line corresponding to this hardness,
intersect the median curve of the Jominy band (fig. 4) and the Jominy distance at which this occurs (31 mm) is obtained.
From the Jominy distance-corresponding diameters correlation table, it can be seen that this hardness is obtained after
quenching in oil at the center of an 85 mm diameter cylindrical test specimen, at 3/4 of radius from the center for a 108
mm diameter cylindrical test specimen.
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