Appunti materiali metallici

Risultati della prova di resilienza

I risultati che si ottengono dalla prova non sono grandezze intrinseche del materiale e non sono quindi utilizzabili nella progettazione. I risultati che si ottengono sono fortemente dipendenti dalle modalità di prova, dalla grandezza che si misura, ecc. componenti dello stato triassiale di tensione.

Altre grandezze misurabili dalla prova:

• La prova di resilienza può fornire altre informazioni, soprattutto osservando la superficie di frattura del provino. Osservando se il materiale si è rotto in modo duttile o fragile.
• Possiamo osservare la cristallinità: è la quantità di superficie che rappresenta un aspetto cristallino. Si avrà una superficie chiara dovuta alla rottura per clivaggio, cristallino si riesce a fare una valutazione a quantificare la porzione cristallina del materiale.
• Possiamo osservare anche la contrazione traespanso in un'altra superficie con una deformazione fragile.

Curve di resilienza e transizione frattura

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policristallino.Preso un materiale metallico con i suoi grani e tramite una lavorazione li rendiamo più piccoli si hanno dei vantaggievidenti con questa affinazione dei grani.grani aumenta la resilienza e la curva a S si sposta a temperatura più basse. 17La prova di charpy strumentataStrumentalizzando la prova di charpy con dei sensori possiamo capire diverse cose. Possiamo costruire il grafico dellaforza che viene applicato al provino in funzione del tempo. Si possono definire due aree: la prima sottostante al primotratto della curva che ci dà frattura (initiation enegy), la seconda invece ci dàper far propagare la rottura (propagation energy) in modo da rompere il provino in due.cricca sul provino. Ovviamente dobbiamo considerare che la mazza non colpisce il provino per tutta la durataed utilizziamo la seconda formula.I metalli allo stato solidoI legami atomiciCi sono diverse tipologie di legami che si possono instaurare con gli atomi, tra gli atomi di

• Buona/alta resistenza meccanica
• Facilità di deformazione plastica (lavorabili, allungamenti, ecc.) cosa che non avviene per i legami ceramici dove si ha un legame covalente o ionico direzionale
• Saldabilità
• Buoni conduttori termici ed elettrici in fatti di avere questi elettroni liberi permette questo
• Opachi
• Lucenti
• Pesanti perché cercano di occupare tutte le

posizioni

Temperatura di fusione ben definita

Solubilità relativa tra loro

Possibilità di diffusione

Corrodibili per azione elettrochimica

Distribuzione ordinata degli atomi in un piano

Se devo riempiere questo spazio con degli atomi abbiamo due possibilità: la disposizione rossa e la disposizione blu. Lao spazio ad esagono più efficacemente a maggiore impacchettamento.

Il reticolo cubico semplice

Sovrapponiamo il secondo strato in corrispondenza del primo strato ottenendo un cubo semplice. Con configurazione di tipo AA in sequenza.

Il reticolo cubico a corpo centrato

Questa volta il secondo livello lo posizioniamo leggermente sfalsato dove ci sono gli avvallamenti (spazi) e facciamo corrispondere il secondo livello con questi. Il terzo strato poi verrà posizionato nella stessa posizione del primo. Otterremo un cubo dove le sfere sono ai vertici nel nostro cubo ed una in centro. La sequenza dei piani sarà ABA. una cella intera mentre negli otto due sfere

elasciano comunque degli spazi vuoti. 20Il reticolo esagonale compattoPartiamo ora dalla configurazione più compatta, se andiamo a sovrapporre layer esagonali leggermente sfalsati (B)otteniamo un reticolo esagonale compatto. In natura metalli e cristalli possono presentare questa composizione, inogni caso la sequenza sarà ABA.Il reticolo cubico a facce centratePartendo sempre dalla configurazione esagonale, avremo una sequenza pari a ABCA il layer C non è né sovrapposto adA né a B. Nelle 6 facce del cubo ci sono degli ioni, viene assunta da molti materiali metalliciIl reticolo cubico a facce centrate vs esagonale compattoPartendo sempre dalla prima sequenza possiamo andare ad ottenere le due configurazioni, notiamo i vuotirappresentati come C, se noi poniamo il layer nei vuoti ci otteniamo il reticolo CFC invece se li poniamo negli spazi Aotteniamo EC. 21Altri tipi di reticoloLa cosa importante è che ogni cella viene definita da dei parametri reticolari,

Infatti la differenza è la dimensione e gli angoli della cella in base alla figura geometrica. Per esempio, per definire una cella cubica basta la dimensione di un lato, normalmente dobbiamo definirne sei, basta vedere la figura del triclino che ha tutte le dimensioni differenti.

I reticoli dei principali metalli. Gli atomi più duttili saranno ovviamente quelli con struttura cubica a facce centrate.

Relazione tra raggi atomici e parametri reticolari. Il parametro reticolare può essere espresso come raggio della sfera, il lato della cella cubica semplice si nota che le sferette si toccano lungo i lati per cui il parametro a0 è uguale al doppio del raggio. Nel CFC le sferette si toccano sulla diagonale delle sei facce con quattro raggi diviso radice di due. Nelle strutture CCC invece le sferette si toccano sulla diagonale del cubo sempre con quattro volte il raggio invece contando la diagonale del cubo in funzione del suo lato applicando due volte Pitagora sarà.

radice di tre.Numero di atomi per cella unitaria al posto di nodi scriviamo atomiComportamento allotropicoAlcuni metalli hanno la possibilità di cambiare struttura e reticolo, questo comportamento si chiama polimorfismo oallotropia, partendo sempre dallo stesso atomo cambiando la composizione al contorno. Per far cambiare reticolo aivari metalli si può usare la pressione e la temperatura.

Comportamento allotropico del ferroIl ferro assume queste configurazioni diverse a temperature fisse. Quindi come si vede partendo dal ferro liquido eabbassando la sua temperatura si otterranno diversi reticoli del ferro con nomi differenti: ferro- -ferro -Tra il ferro- - ma non sono identici,infatti nel primo la temperatura maggiore provoca una dilatazione degli atomi allargando la cella. 23

Comportamento polimorfo del ferroIl ferro ha questo comportamento con la temperatura perché è data dalla energia libera di Gibbs posta nelle y. LeCCC, la verde CFC e la rossa quella del liquido.

Costruendo il grafico con queste curve aumentando la temperatura: