Riassunto esame Metallurgia, Prof. Morelli Giovanna, libro consigliato Scienza e tecnologia dei materiali, W. F. Smith, J. Hashemi

Notesbyy: Jaay@ Cy

Importante: argomenti evidenziati. Gli intrattati stati sono non rosso.

Argomenti esame

• Principali proprietà meccaniche e relative prove: resistenza a trazione, tenacità, durezza, resilienza, fatica, resistenza allo scorrimento viscoso (creep), attrito e usura. Cenni agli strumenti e ai metodi per l'analisi microstrutturale e frattografica dei metalli.
• Leghe metalliche e diagrammi di stato. Fasi e costituenti strutturali. Curve di raffreddamento, regola delle fasi e della leva. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di leghe metalliche binarie.
• La solidificazione e i difetti di solidificazione. Nucleazione e accrescimento di metalli puri e leghe metalliche. Genesi e controllo di microstrutture e difetti di solidificazione, e loro influenza sulle principali proprietà meccaniche.
• Elementi di struttura cristallina. Difetti reticolari puntiformi. Fenomeni correlati alla struttura cristallina dei metalli e ai difetti reticolari puntiformi. Meccanismi di diffusione allo stato solido.
• Deformazione elastica e plastica dei metalli. Deformazione elastica: significato fisico, ingegneristico e metallurgico del modulo elastico e variabili di influenza. Fenomenologia della deformazione plastica dei metalli alla luce della teoria delle dislocazioni.
• Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici. Alligazione, incrudimento, affinamento del grano, precipitazione e dispersione. Effetti dei meccanismi di rinforzo su microstruttura e proprietà meccaniche.
• Diagramma Ferro-Carbonio. Fasi e costituenti strutturali. Fenomeni alla solidificazione e al raffreddamento di acciai e ghise in condizioni di equilibrio termodinamico. Microstrutture tipiche di acciai in funzione del tenore di C, nell’ipotesi di validità del diagramma di equilibrio. Effetto dei principali elementi di lega. Cenni alle ghise e agli acciai inossidabili.
• Designazione e classificazione di acciai e ghise secondo Euronorm.
• Trasformazioni isoterme e anisoterme negli acciai. Trasformazioni di fase (ferritica, perlitica, bainitica, martensitica) e curve di Bain (TTT e CCT).
• Principali trattamenti termici degli acciai. Ricottura (completa, isoterma, di ricristallizzazione), normalizzazione, tempra martensitica e rinvenimento. Acciai da bonifica.
• Principali trattamenti termochimici. Cementazione e nitrurazione. Acciai da cementazione e nitrurazione. Influenza dei trattamenti termochimici su resistenza a usura e a fatica.
• Leghe di alluminio. Elementi di lega. Designazione. Trattamenti termici. Proprietà fisiche, meccaniche e tecnologiche. Principali settori di applicazione.
• Criteri di scelta di materiali metallici in funzione delle applicazioni. Durante il corso sono illustrati diversi componenti meccanici, le rispettive funzioni, le proprietà meccaniche richieste e la corrispondente scelta di materiali e trattamenti idonei a soddisfare specifiche condizioni di esercizio.

Cos’è la metallurgia

Cosché 'e lo dei metallidisciplino studioriguardacheLa appuntolaèMETALLURGLAlacciai schemaalluminioghise J relazionedi ecc seguentein al, :, leghe ..., Applicazioni processiproprietàà produtiviMeccaniche caratteristicheMicro chimico fisiche--struttura relative.

Principali proprietà meccaniche prove

La prova trazione

Bi il legame sforzoE utilizzato determinarepercomunementetest Più'il -dedeformacomportumentosulancheinoltremateriale adiformazione un .fratturraplasticaezione . nella macchinasottoporre provino con unnelprincipalmente unconsiste divelocita deformazioneimponendofino rotturaCarico assiale cosa una, .tante.

Dimensionhannodi trazioneproviniI. caratterizzatinormate dageometriee , possonosezionisviluppo assiale Leuno . rettangolaricircolariessere o .deiBalla distingeometrice provinisi possonodiverse sezionguere :: hasezioneafferrataeParte magTESTA La. delrestorispetto provinoalgiore .Detto effettwa quesinLo TRATO UTILE si. deformazioni,tratto lato dellemisura .LO=KTso""Dove trasversalelaSo" Paricostanteei sezione 5.65Kè unae atramitedelia visualizzatoè graficovisultato che metteIl provae inunLUNGHEZZAAPPIYCATACla DIWARIZZLOWEFORZA Iarelazione tre differentiquesta abbiamo PeriodiprovaInoltre in :infattireversibiletipodideformazione èLaPERIODO rimworiamoELASTICOI se. ,dimensioni inalterate rispettoil alliniziohæd provinocarico ., irreversibile ildeformazione materialeeditipoLaPLASTICOPERIODO rimane2 . questo lPeriodo traildeformato anche caricosi In 'altrose rimuare .cal fenomeno dellcessistesi 'INCRUDIMENTO:materiali composti reticoloda regolarecristallino piooI sono menoun .punto diFino al elasticosnervamento reticolo semplicementeil è ,reticolosuperato Bi ilPlasticoil fenomenoarriene conseguenzase .altre dislocazionicristallino provoccescorre e . riduzionepresentareProvinoIl inizice unaSTRIZIONEBELLAPERIODO a3 . nudollocalizzatalvisibile accentuatadi pic fiocchio sempresezione acompleta provinodelseparazioneno a.

Alcune caratteristichegrandezze che permettono semplicela comprensionematerialedelle delproprietå meccaniche : tratto elasticonellinearedelELASTICOIDI LEJMODULO PendenzaYOUNG. ,diagram ma . iloltre celastico quale 'èil limiteRappresentaSWERVAMENTOSFORZO DL ,plastico LosnJcampoil . ilche sopportomaterialeSforzo riescemassimoROTORA aBESFORZO .re IAutile.LomaxJ totale del trattoAllungamentoTUALEALLUNGAMENTO PERCEN . %oJIwtiledeldi trattoVariazionePERCENTUALE sezioneSTRIZIONE . 2%Jdellafinefrattura alla tipiclueprincipalmente diLa provc puo essere :presenta elerato ProssimnitostrizionecambioneBUTLILE inIlFRATURAfratturcdella . nettaseparazionedistrizione maNessuna presenzaERATORB FRAGILE.

Prova di durezza

Durezza PROVA BI ilche alle penetramaterialeresistenza opponeè laIn metallurgia RESISTENZA ALLINLISIONE TAGLIOALLIWSWRAlainfluenza eQuestazione , ,.CORRO SIONE realizzatopenetratoredalluso diuncaratterizzateQueste sonoprove , delposizionato superficiesulla Pezzovienecheduromaterialein ., opportunatemisuratadelBoPo hala cheunimprontacaricorimozione si ,materialedellafornirà durezzamente.

Prova Brinell

CHBBRSNELLPROVA ) p dD hUnindicatore di suldliametro caricatosferico campione vieneB Posizionato, il dellindiaametroperpendicolarmente dSimediante Pcarico misurcun . il caricopronta lasciata doposulla rimossosuperficie aever ., il di provapelarearapportodal traottiene caricoBUREZZALa SiBRIWEL didiaamedi superficie sfericaPorzioneconsideratadeli come una'impronta,Btro . simbolo debbanoil indicatidopoche ""prevede esserenormaLa :BH ImmJIl utilizzatadellawahove del diametro sfercex IKGEJIl diCarico Provenx consideratoIsJ è tra 10-155.omessosediTempo Caricodelx permanenza ,5130120EsemPio HB: condidalledipende dalle delproprietc materialedorezzaLa Brinels sice sice, isperimentali delInfatti costanteSrimane aldorezzala variaresezioni ,. , improntedain modoildella carico aweresferadiametro fa variaresi,simili liscia libera da oskipicncedevedel campione esseresuperficielaInoltre , I, incrudisurriscaldamentieanchequindievitaresono dalubrificantidie .menti Brinell considerata walidaLa rispettateProva seguentiviene levengonosecondizioni: del campiones 84spessore improntacentrocampionebordo etra 253Bistanza Bdiqueil improntecentrotraBistanza 3 3BEcK O0.2kD .GD

Prova Vickers

Vickers CHUPROVA utilizzato) penetratoreIl ènell provapiramicaleformadi diamante aap Molto mateindicata perbase quadrata.valori indlidurezzadidurieriaali i sono IlecheDato climerdalpendenti caricodz .cs delle micrometrisioni sonomisurerisultati analizzatiiche vengono,tramite microscopio .dopo il simbolo indicatoprevede deve"che essereLa Hr"norma :Il provaPdiCaarico (deltempoI di Caricopermanenza1 s)Esempio 5120HV: liberasuperficie liscia lubrificantAnche devela Perpiance ossidiequi daessere :., ,diaffetti incrudimentibordo condirispettare le seguentievitare devonosiezioni : campione 1.5del sspessore d FeeluJLlegheimpronta 32.5bordo centroDistanza tra campione e d SnJimpronta 33bordo centro AlDistanza tra Pbecampione Lleghee d ,wuJFee34 Ileghedidue improntestra i centriBistanza improntes Alicentri didueBistanza 6tra PbeSnJIleghed ,vantaggie svantaggiprincipaliI : CONTROBRO moltodellaEsafezza costoseApparecchiaturemisora moltodell delicateridotte MacchineDimmensione 'impronta.finitipezzidipermette saggiare accurata superficidellepreparazionedanneggiarlisenza effettuceredipossibilita misure sudurimoltometcallipossibilita lamiere alidimisurarepiccolo spessore molto ridodi misurarePermettono uncereaimprontadelldimensionimodesteLe funzionedidurezzavalutare lafondamentale variazione inèinoltrecheta deldello pezzospessore.

Prova Rockwell

CHRROCKWELLPROUA ) utilizza penetratoreQuesta di diaprova conocome unapertura 1200.mante aconp dallediversopero proveèbasaqualesul siIl pricipio data pressionevieneprecedenti durezzala comenon: profonditàallcrelazionevalutata inspecifica èma applicando caricoproduceil unche penetratoredell impronta .' modalitàseguentidurezza lequindiMisurce la con : 35( misuratalPo ditempo nonpreliminareapplicato carico perwnviene uni penetrazionedi secondoapplicalcever PProfondità si carico2 unazeroBopo Portato 'indicatore ,che,totaleIlal 2-6periniziale rimanecaricocaricosi somma . s" riferimentoLa simboloprevede deveil discalaedopoche HfR" laindicatanorma essere .presentarechiaramente deve condizioni clelledelsuperficie le stessecampioneLa precedentiprove . bordo incrudimento condlizioeffettidi le segueatiper rispettaresidevonoevitare eRic affondamento permanentela dellprofonditàicampione volte710delspessore deliimprontadiametroilvolteimprontabordotraBistanza campione centro 2.53eDistanza dellimprowtacentridlitrai ildlue roltedue impronte dicemetros 3Questa fattocaleseguita di edloco metodo aalpuoprova in grazie grazie misuraessere specifica della superficiepreparazioneènecessaricaenon unc.

Confronto tra le prove

PROVETRA LECONFRONTO : laboriosa risenteanalizzatetule quellela trarisultaBRINELL emenoPROVALa Ladel relativamentedelle inprovamaterialeeterogeneitePoco semeplimisura è.Vickersaffidabile dellacomplicatamenoce e ., misurce ifilla Larisultacanto versatilev precisadLa esserePROV CKERS 'altro microscopio, lentacomplessejimpronta ficrende, ladimensionidelle tramite e .affidabilekeancheLa la PicROCKWELL semplice rapick precisaePROVA è ma menoe.

Prova di resilienza

PROVA RESILIENZADILa applila dimaterialeè diun wrticapaciti sforzisopportareRESILIENZA o ,bruscamente indice diTENACITAfornisce Fcati Bi conseguenza un. buonabuona resilienzahaquando wnaèTENACITA materialeWn tenace una ,. cellungamentoboontrazioneresistenza una e .tipidi coeBrovetteLe Possono essere :"intagliocon W"aintaglio "V"con a charpypendolo" dicondlotta cheda vieuecomposta mazza"provae wieneLa con unaIlfattar Glisul generalmenteliberamente Provino stepcadere sono. :( cmaltezzadeterminata initialeadissatuLon isowiene unamazza disolitoi )allortosul oppostolatointaghioprovinoil conPosizionaSiz cadere la mazzalasciatavieue3 lalaDoPo Laduta altezzaraggiungerà noovamazza una massimee,differenza dilæ provettadallaaltezze assorbitalenergiaindicalurtodurante . Perche valori consentonoQuesta è importante ottenuti dica'iprova comportamentodiversoimateriali base loroin alatterizzare allueto.

Nelke cluedella tipipossibilirottura fratturaprovettan disomo :apprezzabzili separazioneperdeformazioni arvieneFRACILE rottwraNon LahannoFRATIWRB si . doclangranulosaedi fratturasuperficiedei la presentacristallinie siPiceni lucentedi resilienzavaloribassi . Plastica continuoPiùodeldeformazione wnprovino aweeSi ha menoFRATIORA TENACE una , ,. fibrosa setaceasuperficieteusioni presentadellemento La esi. diversedi fablibile temperaturetipologia ècontempoalè sempliceQuesta prova ama .tratiamentie tramateriali diversitra materiali dlisconfrontoilpermette soggetticeversi . influenza la resilienzacheParametro enormementeTEMPERATUR è quindiLa un edei sinotadellamateriali dliminuirecomportamento Al temperaturail fratturaa .ditipofrattura ditipo fragileadtenaceil dache materiale passa unce unce .possibiletemperature differentié laeseguendoInfatti indlividuarela minimaprovae a utilizzato tenacerestandopuoalic qualetemperatura essere.

Resistenza a fatica

Resistenza faticaA ciclickecitazioni ripetitiveametallicimolte soggetiapplicazionii comp ne ti o,In solle ,chequello il componermolto inferioresoggette sforzo apossono rompere aunosepursi chicmatestaticasollecitazione vengonorotturequestedisopportare condizionite Pwo in degli sforzidi ,punti concentrazione comePER SPESSO inFATICA innescanoSiROTURE , tipidueindividuarerotturaSulla diaecuto superficie possonoangolointaglio siunun o .di distintebenzone : di lesfregamento tra dellasuperficidowuta allazioneliscicesuperficieregione comlUncei lingenere di dilincesezione presenzaha spiagquando attrawerso conpropagaessacriccagia .). diventafinale laquandoformata rottura sollecitazione