Appunti per esame di Metallurgia

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.

Impacchettando quindi n° volte la cella unitaria si costruisce l'intero reticolo.

Reticoli di Bravais

• Cubico
• Cubico facce centrate
• Cubico corpo centrato
• Tetragonale
• Tetrag. corpo centrato
• Esagonale

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.

Impacchettando quindi n° volte la cella unitaria si costruisce l'intero reticolo.

Reticoli di Bravais

• Cubico
• Cubico facce centrate
• Cubico corpo centrato
• Tetragonale
• Tetrag. corpo centrato
• Esagonale

Bordi di grano

Nella realtà i solidi metallici non sono costituiti da un solo reticolo, ma da tante porzioni di reticolo, ognuna contenente i suoi difetti, diversamente orientate, che chiamiamo grani, le zone di confine tra i vari grani prendono il nome di bordi di grano.

La presenza dei grani con i relativi bordi di grano produce effetti sulla resistenza meccanica del metallo:

• Il materiale assume un comportamento isotropo in quanto la presenza di tanti grani anisotropi equivale ad avere un materiale completamente isotropo.
• Il bordo di grano rende inoltre il materiale più resistente, la presenza quindi di tanti grani piccoli produce una maggiore resistenza rispetto ad un metallo con pochi grani grandi.

Soluzioni solide

Aggiungendo un metallo puro ad una data quantità di un secondo metallo, si ottiene una soluzione solida quando il mescolamento degli atomi dei due metalli è completo, formando quindi una miscela omogenea e quindi una struttura cristallina che coincide con quella del solvente, a meno di piccole variazioni nel reticolo; abbiamo quindi così una lega monofasica.

Le soluzioni solide si dividono in:

• Soluzioni sostituzionali
• Soluzioni interstiziali

Soluzioni solide sostituzionali

Sono soluzioni in cui gli atomi del soluto si sostituiscono agli atomi del solvente portando ad una più o meno elevata distorsione del reticolo di quest'ultimo.

Soluzioni solide interstiziali

Sono soluzioni in cui gli atomi di soluto si posizionano negli interstizi presenti nel reticolo del solvente. Una simile condizione comporta una differenza elevata di raggio atomico tra l'atomo soluto e l'atomo solvente producendo così una riduzione della solubilità rispetto alle soluzioni di tipo sostituzionale.

Esempio: ferro γ (stabile 912°C<T<1394°C).

Leghe bifasiche

Normalmente non è possibile miscelare qualsiasi metallo in qualsiasi quantità: ad un certo punto si supera il limite di miscibilità e compare così una nuova fase, producendo così una lega bifasica.

Prove meccaniche

I componenti strutturali presentano comportamenti diversi in relazione a:

• Materiale con cui sono realizzati
• Sollecitazioni a cui sono sottoposti
• Dalla forma e dalla dimensione
• Dalle condizioni fisiche e chimiche

Tutte queste caratteristiche vengono identificate grazie alle prove meccaniche, le quali si dividono:

• Statiche
• Trazione
• Compressione
• Flessione
• Torsione
• Durezza
• Impulsive
• Resilienza
• Cicliche
• Fatica
• Costanti
• Usura
• Scorrimento

Prova di trazione

La prova di trazione consiste nel sottoporre una provetta ad uno sforzo di trazione, generalmente fino a rottura, con lo scopo di identificarne una o più caratteristiche;

• L: lunghezza fra i riferimenti misurata ad ogni istante della prova.
• Lo: lunghezza fra i riferimenti prima dell'applicazione della forza.
• Lu: lunghezza fra i riferimenti dopo la rottura del pezzo.
• Allungamento percentuale: allungamento espresso in percentuale tra la lunghezza iniziale e la lunghezza finale dopo la rottura.
• Allungamento percentuale rimanente: aumento della lunghezza iniziale fra i riferimenti della provetta dopo essere stata sottoposta prima ad un carico unitario prescritto e poi scaricata, espresso in percento della lunghezza iniziale fra i riferimenti.

Per confrontare le caratteristiche resistenziali dei materiali vengono introdotte due nuo