Misure di durezza su materiali metallici su scala nanometrica

La durezza è un parametro fondamentale nella progettazione e nello sviluppo di componenti ingegneristici conelevate prestazioni strutturali e tribologiche. Essa rappresenta una misura della resistenza alla deformazionedel materiale. Pur non essendo una caratteristica intrinseca del materiale, è sicuramente quella piùfacilmente misurabile: in base al materiale da esaminare e al tipo di analisi si possono distinguere diversetecniche 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 comecampione di riferimento. Fatta eccezione per il quarzo fuso, che presenta una durezza praticamente costanteal variare del carico, gli altri materiali presi in esame presentano dei valori di nanodurezza maggiori di quelliottenuti con la microdurezza. La ragione principale è da ricercarsi nel fatto che la misura di durezza mediantenanoindentazione si basa sulla proiezione dell’area di contatto Ac in luogo della proiezione dell’area residuaAr come avviene nel caso delle misure di microdurezza. In più altri fattori, quali pile-up e sink-in, possonoinfluire pesantemente sulle differenze che si riscontrano tra i risultati della nanoindentazione e quelli dellamicroindentazione. Sono quindi esposti e discussi alcuni dei limiti della nanoindentazione sulla base di unconfronto con i risultati ottenuti mediante microdurezza