Costruzione delle curve a U utilizzando le curve di

Costruzione delle curve a U utilizzando le curve di
Lamont e di Gerber-Wiss
Curve di Lamont
Le curve di Lamont forniscono la relazione tra "distanza dall'estremità temprata" della prova Jominy e il
"diametro della barra corrispondente" per la quale si verifica (ad una certa distanza dalla superficie, in
rapporto predeterminato con il diametro) la stessa velocità di raffreddamento e quindi le stesse strutture e la
stessa durezza che si evidenziano nel provino Jominy.
In altre parole, se sul provino Jominy a una distanza determinata si ha una certa velocità di raffreddamento,
si vuole trovare quale è il diametro della barra che realizza la stessa velocità di raffreddamento al centro,
raffreddando in un determinato mezzo, riconosciuto dall’indice di drasticità. Si ripete poi la stessa ricerca per
determinare quale è il diametro della barra che realizza la stessa velocità di raffreddamento a metà raggio,
per vari mezzi di raffreddamento. Si ottengono così i diagrammi di fig. 1, detti curve di Lamont.
Ogni diagramma è valido per un certo rapporto tra il raggio r, del quale si vuole trovare l'equivalente distanza
del provino Jominy, e il raggio esterno R della barra. Così il diagramma relativo al rapporto r/R = 0 fornisce lo
stato al centro della barra, quello relativo al rapporto r/R = 0,5 fornisce lo stato a metà diametro ecc.
Fig. 1
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A. Pandolfo, G. Degli Esposti
Tecnologie meccaniche di processo e di prodotto
© 2012 RCS RCS Libri S.p.A., Milano - Calderini
Con le curve di Lamont e le curve Jominy, è possibile risalire alla durezza che un acciaio può presentare in
una certa posizione.
Quale durezza si ottiene a metà raggio in una barra cilindrica di diametro D = 86 mm in acciaio 39 Ni Cr Mo
3 raffreddata in olio agitato (H = 0,35)? Sulle curve di Lamont relative alla posizione interessata (r/R = 0,5
fig. 2) si entra con il valore di "diametro di barra corrispondente" 86 mm e, in relazione al mezzo temprante,
si legge il valore della "distanza Jominy", che risulta essere 26 mm. Riportando questo valore sulla curva
Jominy dell'acciaio in esame, si rileva una durezza HRC 44.
HRC
Curve Jominy 39NiCrMo3
3
7
11 15
20
25
Fig. 2
30
35 40 45
Distanza Jominy
Quale acciaio impiegare per avere una determinata durezza in una barra in una posizione prefissata dopo
tempra? Dalle curve di Gerber e Wiss, si entra con il diametro della barra e in corrispondenza della drasticità
del mezzo temprante, si legge il valore della distanza Jominy. Esaminando le curve Jominy per diversi tipi di
acciaio, come per esempio quelli riportati in figura, si può trovare il materiale che realizza le condizioni
richieste.
CURVE DI MEDIA TEMPRABILITÁ JOMINY
HRC
55
30NiCrMo12
50
40NiCrMo7
45
40
39NiCrMo3
35
Dist. Jominy
0
C40
20
30CrMo4
40
50
mm
40Cr4
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Costruzione delle curve ad U con l'impiego delle curve Jominy
Anche le curve di Gerber e Wiss (fig. 3) hanno lo scopo di mettere in relazione la distanza Jominy con la
posizione in cui, in una barra avente un certo diametro, si verifica la stessa velocità di raffreddamento.
I due diagrammi indicano i punti con ugual durezza di provette Jominy e di tondi dello stesso acciaio con
diametro fino a 220 mm, riferiti a tondi che abbiano subito una tempra in acqua (H = 2) o in olio (H = 0,4).
Sulle ordinate dei due grafici sono riportati i diametri delle barre, mentre sull’asse delle ascisse sono
riportate le distanze dall'estremità temprata (distanza Jominy);
I fasci di curve rappresentano la distanza dalla superficie esterna della barra (D=0 rappresenta la superficie
esterna, D=5 è riferita ad una distanza di 5 mm dalla superficie esterna ecc.) e consentono, con i loro punti
d'intersezione, di determinare, per varie distanze dalla superficie dei tondi, le distanze Jominy equivalenti.
Fig. 3
Vediamo come si usano. Noto il diametro della barra, si riporta questo valore sull'asse delle ordinate (fig. 4).
Si interseca la curva corrispondente alla distanza dalla superficie esterna D = 0 e si prosegue sulla curva
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intersecata, fino alla distanza dalla superficie esterna interessata al rilievo. In quel punto si può eseguire la
lettura della distanza Jominy. Riportando la misura letta sulla curva Jominy del materiale, si ha la durezza
relativa alla parte interessata.
In fig. 4 è riportata la lettura della durezza di una barra avente diametro 80 mm, in una zona posta a metà
raggio (distanza 20 mm dalla superficie esterna), raffreddata in olio (drasticità H = 0,2).
Fig. 4
Per la costruzione delle curve a U di un acciaio, è necessario ripetere questo procedimento per vare
distanze dalla superficie esterna, riportando poi in grafico i risultati ottenuti. Congiungendo i punti risultanti, si
ha la curva a U.
Un’altra applicazione di queste curve è la scelta di un acciaio che realizzi una determinata durezza in una
posizione prefissata della barra.
Vediamo il procedimento utilizzando un esempio: per il corretto utilizzo di una barra di acciaio è necessario
avere, dopo tempra in olio, una durezza minima a metà raggio di HRC 48. Il diametro della barra è D = 60
mm. Si vuole determinare il materiale che possa realizzare tale caratteristica.
Dalle curve di Gerber e Wiss, in corrispondenza del diametro 60, si traccia una retta fino ad incontrare la
curva in coincidenza della distanza dalla superficie esterna D=0. Si segue quindi la curva relativa, fino a
incontrare la curva di metà raggio (distanza dalla superficie esterna D=15). Tracciando una verticale si trova
la distanza Jominy. Riportando il valore trovato su un grafico che riporta le curve di temprabilità media di
alcuni acciai, si può notare che gli acciai situati al di sotto di tale punto non presentano le caratteristiche
richieste, mentre quelli posti al di sopra possono essere idonei. Tra gli acciai compatibili alle richieste, quello
meno costoso è il 39 Ni Cr Mo 3, perché ha un tenore di elementi in lega inferiore agli altri.
CURVE DI MEDIA TEMPRABILITÁ JOMINY
D=5
D=10
HRC
D=15
H=0,4
55
D=20
D=25
D=30
D=35
D=40
Durezza richiesta
Diametro barra
D=0
30NiCrMo12
50
40NiCrMo7
45
40
Distanza Jominy
39NiCrMo3
35
Dist. Jominy
0
C40
20
30CrMo4
40
50
mm
40Cr4
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