Riassunto esame Tecnologie dei materiali, Prof. Di Pompeo Valerio, libro consigliato Foundations of materials science and engineering, Smith, Hashemi

Proprietà meccaniche e prove sui materiali

Appunti introduttivi di scienza e tecnologia dei materiali – riferimento: Smith & Hashemi,

Foundations of Materials Science and Engineering

1. Prova di trazione

Il provino viene tirato tra due afferraggi mentre un estensimetro misura

l'allungamento rispetto alla lunghezza iniziale l₀ (gauge length).

σ = F / A₀ ε = Δl / l₀ E = σ / ε (tratto elastico)

Nel tratto lineare la deformazione è elastica e viene recuperata; oltre il limite

• elastico diventa plastica.

Dopo il carico massimo inizia la strizione (necking): l'area si riduce localmente.

• Una velocità di deformazione più alta riduce in genere l'allungamento a rottura.

•

2. Tensione e deformazione reali

σ = F / A ε = ln(A₀/A) = ln(1 + ε) σ = σ(1 + ε)

r r r

La relazione σ = σ(1 + ε) vale fino alla strizione, supponendo volume costante (A₀l₀

r

= Al).

Esempio svolto. d₀ = 10 mm, F = 10 kN, ε = 0,10. A₀ = π(10)²/4 = 78,54 mm² → σ

= 127,3 MPa. σ = 127,3 × 1,10 = 140,1 MPa. Attenzione all'errore tipico: σ/(1 + ε)

r

dà 115,7 MPa, che è sbagliato.

3. Prova di flessione (ceramici)

I ceramici sono fragili e difficili da afferrare, quindi si usa la prova di flessione.

Diagramma di corpo libero della prova a tre punti:

F

Compressione (sopra) h

Trazione (sotto)

F/2 F/2

L

σ = 3FL / (2wh²) σ = 3FL / (4wh²) E = FL³ / (4wh³δ)

3p 4p f

w = larghezza, h = spessore, L = distanza tra gli appoggi, δ = freccia.

• In flessione elastica la tensione varia linearmente: zero sull'asse neutro, massima

• sulle fibre esterne (y = ±h/2). A y = h/3 la tensione vale (2/3)σ .

max

4. Prove di durezza

Prova Penetratore Formula

Brinell (HB) Sfera d'acciaio, D = 10 HB = 2F / [πD(D − √(D² − D ²))]

i

mm

Rockwell (HRB / Sfera / cono HRB = 100 − p/0,002; HRC = 150 −

HRC) p/0,002

Knoop (HK) Diamante allungato, HK = 14,2P / d²

basso carico

Vickers (HV) Piramide di diamante HV = 1,854P / d², con d = (d₁ + d₂)/2

5. Urto, fatica e scorrimento viscoso

Charpy: un pendolo rompe un provino intagliato; l'energia assorbita è data dalla

• differenza di altezza del pendolo. A bassa temperatura i materiali diventano più

fragili.

Fatica: rottura sotto carichi ciclici, anche inferiori allo snervamento; il numero di

• cicli sopportati è la vita a fatica.

Creep: deformazione nel tempo