Il collaudo di un lotto di pezzi trattati termicamente si gioca quasi sempre sulla durezza: un carico applicato per un tempo definito, un’impronta lasciata sul materiale, un numero che dice se il trattamento ha funzionato. Sapere come misurare durezza Rockwell, Vickers e Brinell in modo ripetibile evita la contestazione più costosa del reparto qualità, quella in cui fornitore e cliente misurano lo stesso pezzo e leggono valori diversi perché hanno usato scale, carichi o supporti differenti.
Il principio è comune ai tre metodi: un penetratore di geometria e materiale noti viene premuto sulla superficie con un carico controllato, e la resistenza che il materiale oppone alla deformazione plastica permanente viene tradotta in un indice. Cambia il modo di leggere il risultato. Rockwell misura la profondità residua del penetratore e la converte direttamente in un numero di scala; Vickers e Brinell misurano invece le dimensioni dell’impronta lasciata sulla superficie e ricavano il valore dal rapporto fra carico e area.
Le prove da banco descritte qui si eseguono su durometri fissi, con il pezzo appoggiato su uno stativo rigido e il carico applicato lungo un asse verticale. Le norme di riferimento sono ISO 6508 per Rockwell, ISO 6507 per Vickers e ISO 6506 per Brinell; ISO 18265 governa le conversioni fra scale. Le procedure portatili a rimbalzo (Leeb) o a contatto ultrasonoro (UCI) rispondono a esigenze diverse e le loro letture si convertono verso queste stesse scale: sono trattate a parte.
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Come misurare durezza Rockwell, Vickers e Brinell: la scelta del metodo e della scala
La scelta parte dal pezzo, non dallo strumento. Rockwell è il metodo del controllo rapido in produzione: la lettura della profondità residua è diretta, non richiede misura ottica e restituisce il valore in pochi secondi, ideale su lotti numerosi di acciai trattati. Vickers copre i pezzi piccoli, gli strati sottili, le cementazioni e la microdurezza, perché usa lo stesso penetratore piramidale in diamante per tutti i carichi e mantiene quindi la scala continua dai grammi ai chilogrammi. Brinell si impiega su materiali grossolani e disomogenei come getti, fusioni e ghise, dove serve un’impronta grande capace di mediare la struttura invece di leggere il singolo grano.
Il carico va poi commisurato allo spessore: la regola pratica è che il materiale sotto l’impronta deve essere almeno dieci volte più spesso della profondità dell’impronta stessa, altrimenti si misura anche il piano di appoggio.
Preparazione del provino e stato della superficie
La superficie di prova deve essere piana, pulita, priva di ossidi, grassi e residui di lavorazione, e soprattutto priva dello strato alterato: la decarburazione superficiale di un acciaio trattato o l’incrudimento lasciato da una molatura aggressiva possono spostare la lettura di parecchi punti di scala. Se il pezzo arriva da taglio o rettifica, va asportato lo strato interessato dal calore prima di misurare.
La finitura richiesta cresce al diminuire del carico: per Brinell con carichi elevati basta una superficie molata, per Rockwell serve una finitura più regolare, mentre per la microdurezza Vickers occorre una lucidatura metallografica, perché le diagonali da misurare sono di poche decine di micrometri e la rugosità residua ne rende incerti i vertici. Il provino non deve essere magnetizzato né riscaldato dalla preparazione, e anche il piano opposto va reso pulito e parallelo, perché appoggia sullo stativo.
Impostazione della macchina: penetratore, carico e appoggio
Prima della prova si verifica che il penetratore sia quello previsto dalla scala e che sia integro: un cono di diamante scheggiato o una sfera deformata falsano ogni lettura successiva senza dare segnali evidenti. Si impostano poi il carico e il tempo di applicazione richiesti dalla scala scelta, ricordando che scale diverse dello stesso metodo differiscono proprio per questi due parametri.
Il punto più sottovalutato è l’appoggio. Il pezzo va bloccato su uno stativo rigido o in una morsa adeguata alla sua forma, con incudini a V per i cilindrici: ogni cedimento elastico del supporto si somma alla profondità misurata e viene letto dallo strumento come materiale più tenero. Lo stesso vale per pezzi sottili appoggiati su superfici non perfettamente pulite o per parti che flettono sotto carico. La superficie di prova deve infine essere perpendicolare all’asse del penetratore, con tolleranze strette sull’inclinazione.
Esecuzione della prova e regole di spaziatura delle impronte
Il carico si applica senza urto, con avvicinamento lento e incremento graduale fino al valore nominale, e si mantiene per il tempo di permanenza previsto: applicazioni brusche o tempi accorciati producono valori più alti del reale, soprattutto sui materiali che manifestano scorrimento a freddo. Le impronte non vanno affollate: la distanza fra due impronte adiacenti e dal bordo del pezzo deve essere indicativamente da tre a quattro volte il diametro dell’impronta, perché ciascuna lascia intorno a sé una zona incrudita che altera la misura successiva.
Per Vickers si misurano entrambe le diagonali dell’impronta e se ne assume la media; per Brinell si misura il diametro su due direzioni ortogonali. Su ogni pezzo si eseguono almeno tre-cinque impronte valide e si valuta la dispersione, scartando le letture riconducibili a difetti locali come porosità o inclusioni.
Verifica giornaliera, registrazione del dato e limiti delle conversioni
Prima di ogni sessione il durometro va verificato su un blocchetto di riferimento certificato, scelto nella scala e nel campo di durezza effettivamente utilizzati: la verifica su un blocchetto lontano dal campo di lavoro non dice nulla sull’accuratezza nel punto che interessa. Le impronte sul blocchetto vanno distribuite e conteggiate, perché anche il riferimento ha una superficie utile limitata.
Il dato si registra sempre nella forma completa, con metodo, scala, carico e, dove previsto, tempo di permanenza: un numero privo di questi attributi non è verificabile né confrontabile. Le conversioni fra scale, infine, sono relazioni empiriche ricavate sperimentalmente su famiglie di materiali definite e valide solo entro quelle famiglie: convertire un valore Brinell rilevato su una ghisa in un numero Rockwell tramite tabelle costruite su acciai al carbonio produce un dato formalmente pulito e sostanzialmente sbagliato. Quando il capitolato richiede una scala precisa, quella scala va misurata direttamente.
Per il quadro completo dei metodi, dei campi di impiego e dei criteri di scelta fra le tre scale, si veda l’approfondimento dedicato a Durezza Rockwell, Vickers e Brinell.
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