Appunti Metallurgia

Meccanismi di Rafforzamento

Rafforzare un metallo significa ridurre la sua deformabilità, ponendo ostacoli lungo il suo

cammino quando è soggetto a sollecitazione, rafforzando un materiale esso diventerà meno

duttile.

Esistono diversi tipi di meccanismi di rafforzamento:

❖ Soluzione Solida: L'introduzione di atomi estranei in una soluzione solida genera tensioni

negli atomi circostanti. L'interazione tra il campo di tensione creato e le dislocazioni

impedisce il loro movimento, migliorando così le proprietà meccaniche del materiale.

Generalmente, l'aggiunta di elementi di lega a un metallo puro ne potenzia le qualità

meccaniche come la resistenza a snervamento o la durezza, sebbene sia importante

considerare gli effetti collaterali. Ad esempio, un aumento della resistenza può portare a una

riduzione della duttilità. Il grafico seguente illustra l'effetto di diversi elementi di lega sulla

resistenza a snervamento del rame

❖ Incrudimento (o Indurimento da Dislocazioni): Si tratta di un processo mediante il

quale un metallo duttile acquista maggiore durezza e resistenza attraverso la

deformazione plastica. L'effetto di indurimento è causato dalla moltiplicazione delle

dislocazioni e dalla formazione delle cosiddette foreste di dislocazioni. Con maggiori

deformazioni del materiale, si generano più dislocazioni e, essendo queste vicine tra loro,

tendono a bloccarsi reciprocamente, contribuendo all'indurimento del materiale.

Abbiamo esaminato tre tipi di processi che producono deformazioni plastiche:

Trafilatura (il materiale viene tirato attraverso buchi sempre più piccoli)

• Laminazione (il materiale passa attraverso rulli sempre più stretti)

• Stampaggio (il materiale viene pressato)

•

Il grado della deformazione plastica impartita al materiale può essere calcolato come

( − )

percentuale di lavorazione:% , dove

0

= è l’area iniziale e è l’area

0

0

dopo la deformazione. 8

❖ Affinamento del Grano: Questo processo implica l'aumento dell'area dei bordi del grano,

che agiscono come ostacoli al movimento delle dislocazioni in quanto:

➢ separano due cristalli con orientazioni diverse,

➢ presentano uno stato di disordine nei pressi del bordo del grano.

La riduzione della dimensione del grano porta a una miglioria della resistenza e della

duttilità della lega, per controllare le dimensioni dei grani posso:

controllare la velocità di raffreddamento

• applicare una deformazione plastica e un trattamento termico di

• ricristallizzazione

La resistenza a snervamento varia in relazione alla dimensione del grano, come descritto dalla

Legge di Hall-Petch: (d rappresenta il diametro medio dei grani)

= + √

F 0

❖ Precipitazione di Particelle Deformabili: Il movimento delle dislocazioni viene impedito

dalle particelle intermetalliche, che sono indotte a precipitare nella lega attraverso

trattamenti termici. Queste particelle, avendo lo stesso reticolo cristallino della matrice,

provocano una deformazione elastica del reticolo che:

1) rallentano così il percorso delle dislocazioni. Per avanzare, le dislocazioni necessitano

di uno sforzo di taglio incrementato.

2) aumenta lo sforzo di taglio necessario per far attraversare le particelle dalle

dislocazioni

Precipitazione di Particelle Indeformabili: Queste particelle, essendo molto dure e con

❖ un reticolo cristallino diverso da quello della matrice, non subiscono deformazioni nel

reticolo, né cedono alle dislocazioni, fungendo così da ostacoli. Di conseguenza, è

richiesto un incremento dello sforzo esterno per deformare il materiale

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