La durezza di un metallo è una caratteristica che indica la resistenza del materiale alla deformazione plastica locale. Esistono diverse scale e sistemi che misurano la durezza di un metallo come l'alluminio.
Scala di durezza dell'alluminio secondo il metodo
Quando si tratta di determinare la durezza, la scala Mohs è quella più comunemente utilizzata. Questo sistema determina la durezza in base all'usura superficiale, ovvero alla scalfittura di un materiale da parte di altri materiali. Se il materiale A è in grado di graffiare il materiale B, allora il materiale A è più duro del materiale B. Questa scala è utilizzata quasi esclusivamente per i minerali e le pietre preziose, ma può essere applicata anche ai metalli. In questo caso, la durezza dell'alluminio è pari a 2,75 e si colloca tra lo stagno e il rame.
Il metodo della durezza Rockwell mette a confronto due rientranze effettuate nel materiale. Una realizzata con un carico basso e l'altra con un carico elevato. Una caratteristica unica della scala Rockwell è la correlazione lineare con la resistenza alla trazione del materiale. La durezza Rockwell è solitamente riservata ai materiali più duri. In questo caso, la durezza dell'alluminio è compresa tra 20 e 25 punti. Analogamente a quella di Mohs, si colloca tra lo stagno e il rame.
La scala di durezza Brinell è una misura ampiamente accettata della durezza dei materiali. Consiste nel premere una sfera di acciaio (o di carburo di tungsteno per i materiali più duri) nel pezzo in esame con una forza costante e nota. Quanto più morbido è il materiale, tanto più profonda sarà la penetrazione della sfera e viceversa. Il passo successivo consiste nel misurare il diametro dell'impronta risultante. La scala di durezza dell 'alluminio per questo metodo è di 15 punti.
La scala di durezza Vickers utilizza un diamante quadrato a forma di piramide che viene impresso nel materiale. Viene quindi effettuata una misurazione. La dimensione dell'impronta determina la profondità con cui è stata inserita nel materiale. Si utilizza quindi una formula per determinare la durezza del materiale. L'alluminio registra una durezza di 160-350 punti.
Scala di durezza dell'alluminio in base alla lega
L'alluminio è più spesso combinato con rame, zinco, magnesio, silicio, manganese e litio. Si aggiungono anche piccole aggiunte di cromo, titanio, zirconio, piombo, bismuto e nichel. Esistono più di 300 leghe da taglio, di cui 50 sono di uso comune. Di solito vengono identificate con un sistema a quattro cifre, nato negli Stati Uniti e ormai ampiamente accettato. Una tabella delle leghe di alluminio le classifica solitamente dalla più dura alla meno resistente alla deformazione. Tuttavia, la scala di durezza dell'alluminio non sempre riflette le proprietà di una particolare lega.
Alluminio fuso e alluminio battuto
Le leghe di alluminio possono essere suddivise a grandi linee in due categorie: leghe di alluminio fuse e leghe di alluminio battute. Le leghe di alluminio fuso sono quelle che contengono > 22% di elementi di lega nella loro composizione. La percentuale di elementi di lega ha un enorme impatto sulle proprietà del materiale. L'alluminio perde la sua duttilità con l'aggiunta di altri elementi di lega, rendendo la maggior parte delle leghe fuse inclini alla frattura. Al contrario, le leghe forgiate hanno permesso ai progettisti di aumentare la forza, la resistenza alla corrosione, la conduttività, ecc. dell'alluminio, pur mantenendo la duttilità e altre proprietà vantaggiose.
Le leghe di alluminio fuso hanno in genere un punto di fusione e una resistenza alla trazione bassi rispetto all'alluminio battuto. La lega di alluminio più comunemente utilizzata è la lega alluminio-silicio, che ha un elevato contenuto di silicio, che consente di fondere facilmente la lega. La totalità e le proprietà delle varie leghe sono riportate nella tabella delle leghe di alluminio. Le leghe di alluminio più dure
La tabella delle leghe di alluminio mostra che le più dure sono le leghe della serie 7xxx. Tuttavia, hanno un grosso svantaggio: sono soggette a cricche da tensocorrosione. La scala di durezza dell'alluminio è elevata a causa degli elementi utilizzati. I più comuni sono l'1-9% di zinco, l'1-3% di magnesio e, per alcune leghe, fino al 3,0% di rame e alluminio. Queste leghe sono rafforzate dal trattamento termico. Le applicazioni di queste leghe sono legate alla loro elevata resistenza. Si tratta di ingegneria aerospaziale, attrezzature militari e attrezzature per l'energia nucleare. Inoltre, sono utilizzate nell'industria delle costruzioni e nella produzione di attrezzature sportive, ad esempio bastoni da sci e racchette da tennis.
