Appunti di Metallurgia Prof. Spigarelli_Cabibbo_Univpm.

Struttura dei metalli

Reticolo → disposizione spaziale di atomi secondo una configurazione periodica, in modo che i vicini di ciascun atomo siano identici.

Cella unitaria → suddivisione di un reticolo che mantiene le caratteristiche dell'intero reticolo.

Vari tipi di reticoli

• Cubico, CFC = cubo semplice + atomi per ogni faccia (contiene 4 atomi)
• CCC = cubo semplice + atomo centrato (contiene 2 atomi)
• Tetag., tetrag. corpo centrale, esagonale (HCP)

Alcuni solidi metallici presentano comunque dei difetti nei reticoli:

Difetti di punto

• Vacanza → mancanza di un atomo o più atomi
• Presenze negli interstizi di atomi più grossi o più piccoli (atomo sostituzionale, atomo interstiziale)

Difetti di linea

Dislocazione → scompare un atomo in un piano e gli atomi dei piani sottostanti tendono a rincalzarsi.

Determina un allungamento con gradini (↑ la deformabilità dei metalli).

Però un numero sempre maggiore di dislocazioni rende più difficile la deformazione del materiale. Quindi per continuare a deformare il metallo devo aumentare la forza applicata → incrudimento.

Grani → sono un insieme di tante porzioni di reticolo ognuna contenente i suoi difetti; inoltre ogni protone è orientato in modo diverso.

Bordo di grano → zona di confine tra due diversi grani.

Struttura dei metalli

Reticolo → disposizione spaziale di atomi secondo una configurazione periodica, in modo che i vicini di ciascun atomo siano identici.

Cella unitaria → suddivisione di un reticolo che mantiene le caratteristiche dell'intero reticolo.

Vari tipi di reticoli

• Cubico, CFC = cubo semplice + atomi su ogni faccia (contiene 4 atomi)
• CCC = cubo semplice + atomo centrato (contiene 2 atomi)
• Tetragonale, tetrag. corpo centrale, esagonale (HCP)

Alcuni solidi metallici presentano comunque dei difetti nei reticoli:

Difetti di punto

• Vacanza → mancanza di un atomo o più atomi
• Presenza negli interstizi di altri tipi di atomi più grossi o più piccoli (atomo sostituzionale, atomo interstiziale)

Difetti di linea

Dislocazione → scomparsa (a ≤ C, pi ≡ Fa) di un atomo in un piano e gli atomi dei piani sottostanti tendono a ricollocarsi.

Determina un allungamento con gradiva (ma da deformabilità del metallo).

Però un numero sempre maggiore di dislocazioni rende più difficile la deformazione del materiale. Quindi per continuare a deformare il metallo devo aumentare la forza applicata → incrudimento.

Grani → sono un insieme di tante porzioni di reticolo ognuna contenente i suoi difetti, inoltre ogni porzione è orientata in modo diverso.

Bordo di grano

Bordo di grano → zona di confine tra due diversi grani.

Comportamento elastico e plastico

OA: tratto elastico lineare.

σ = Ε ε (deformazione).

Ε = σ (sforzo) / ε (deformazione).

A: limite di proporzionalità.

Fine della fase elastico lineare.

AB: tratto elastico non lineare.

B: limite di elasticità.

Finisce la parte elastica e inizia quella plastica dove, se scaricato, il materiale non percorre più lo stesso percorso di carico, ma una retta parallela a quella iniziale.

C: snervamento.

L'inizio della plasticità è solitamente legato allo snervamento: il materiale mostra una zona di forte instabilità dove, al crescere della deformazione, la tensione oscilla bruscamente attorno ad un valore medio costante.

D: limite di resistenza.

Corrisponde alla tensione nominale massima supportata; valore che caratterizza il materiale.

E: limite di rottura.

Corrisponde alla deformazione massima supportata dal materiale.

La solidificazione

Metalli solidi

• Struttura cristallina caratterizzata da legame metallico
• Atomi con posizioni precise → reticolo cristallino

Metalli liquidi

• No ordine nella struttura
• No struttura ripetitiva → no cristalli

La solidificazione avviene in due stadi:

• Nucleazione → comparsa di piccolissimi cristalli nel liquido (N)
• Crescita dei nuclei solidi (G)

Se il raffreddamento è lento → G > N → N/G → basso = grani grossolani.

Se il raffreddamento è rapido → N > G → G/N → alto = grani fini.

Embrione → Nucleo → Cristallo.

Nucleazione, crescita.

T | Ts - T.

Liquido.

Liq. + Solido.

Solido.

Tempo.

ΔT = Ts - Tsv =

La solidificazione avviene se ΔG = ΔGV + ΔGi.