La nanoindentazione applicata a materiali metallici massivi: limiti e suggerimenti

Abstract

La durezza è un parametro fondamentale nella progettazione e nello sviluppo di componenti ingegneristici con
elevate prestazioni strutturali e tribologiche. Essa rappresenta una misura della resistenza alla deformazione
del materiale. Pur non essendo una caratteristica intrinseca del materiale, è sicuramente quella più
facilmente misurabile: in base al materiale da esaminare e al tipo di analisi si possono distinguere diverse
tecniche per la misurazione della durezza che vanno dalla macro alla nano scala.
In questo studio sono state prese in esame la microdurezza e la nanodurezza di cinque materiali diversi:
alluminio, rame, ghisa sferoidale, acciaio da costruzione 100Cr6 e quarzo fuso, quest’ultimo scelto come
campione di riferimento. Fatta eccezione per il quarzo fuso, che presenta una durezza praticamente costante
al variare del carico, gli altri materiali presi in esame presentano dei valori di nanodurezza maggiori di quelli
ottenuti con la microdurezza. La ragione principale è da ricercarsi nel fatto che la misura di durezza mediante
nanoindentazione si basa sulla proiezione dell’area di contatto Ac in luogo della proiezione dell’area residua
Ar come avviene nel caso delle misure di microdurezza. In più altri fattori, quali pile-up e sink-in, possono
influire pesantemente sulle differenze che si riscontrano tra i risultati della nanoindentazione e quelli della
microindentazione. Sono quindi esposti e discussi alcuni dei limiti della nanoindentazione sulla base di un
confronto con i risultati ottenuti mediante microdurezza.