Riassunto esame Metallurgia e materiali non metallici, Prof. Castrodeza Enrique Mariano, libro consigliato Metallurgia e materiali non metallici, Barella, Grattadauria

V

cella

= numero di Avogadro (6,023 10 atomi/mol)

N 23

×

A teorica dell'alluminio e del ferro (ferrite) e comparare con i valori sperimentali. (

4) Calcolare la densit = 55.84 u,

à α

=26.98 u)

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Direzioni cristallografiche ̅ ̅

5) Determinare gli indici di Miller delle direzione cristallografiche rappresentate con .

, , ,

̅ , ̅

Inserire sistema di riferimento in un vertice della cella

• Traslare l’origine del vettore nell’origine del sistema di riferimento

• Calcolare le proiezioni del vettore sugli assi di riferimento, normalizzate in funzione del parametro di cella a

• « »

I valori ottenuti possono essere moltiplicati o divisi per un fattore comune

• Racchiudere i tre valori tra parentesi quadre. Gli indici negativi si rappresentano con una linea orizzontale al di

• sopra del valore numerico.

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Piani cristallografici

6a) Determinare gli indici di Miller dei piani cristallografici rappresentati nelle figure

.

Inserire sistema di riferimento in un vertice

• Se il piano passa per l’origine, costruire un piano parallelo traslato rispetto all’origine degli assi.

• Calcolare l’intercetta del piano sugli assi di riferimento, normalizzato sul parametro di cella a .

• « »

Calcolare il reciproco del valore ottenuto.

• I valori ottenuti possono essere moltiplicati o divisi per un fattore comune

• Racchiudere i tre valori tra parentesi tonde. I numeri negativi si rappresentano con una linea orizzontale al di sopra

• del valore numerico.

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Densità atomica lineare e planare (CCC)

7a) Calcolare la densit atomica lineare nelle direzioni <111>

à atomica lineare nelle direzioni <100>

7b) Calcolare la densit à

8a) Calcolare la densit atomica sui piani {110}

à atomica sui piani {100}

8b) Calcolare la densit

à

Perch sono importanti le direzioni ed i piani a massima densit (o massimo impacchettamento)?

é à

11 CCC: diagonali del cubo [1 1 1]

CFC: diagonali delle facce del cubo [1 1 0]

CCC: sono i 6 piani che congiungono gli spigoli opposti del cubo (1 1 0)

CFC: sono i 4 piani che congiungono tre vertici opposti del cubo (1 1 1)

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Densità atomica lineare e planare (CFC)

9a) Calcolare la densit atomica lineare nelle direzioni <110>

à atomica lineare nelle direzioni <100>

9b) Calcolare la densit

à

10a) Calcolare la densit atomica sui piani {110}

à atomica sui piani {100}

10b) Calcolare la densit à

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Proprietà meccaniche sforzi applicati risposta del materiale

Le propriet meccaniche dei materiali descrivono la relazione tra gli e la

• à legame atomico dell’arrangiamento cristallino microstruttura

Sono funzione del alla base del solido, e della (fasi e morfologia delle

• fasi presenti) prova di trazione, la prova di durezza prova di resilienza

Le pi importanti prove meccaniche sono: la e la

• ù

Durezza deformazione plastica localizzata

La durezza definita come la capacit di un materiale di resistere alla

• è à

In metallurgia, definita come la resistenza che il materiale oppone alla penetrazione di un indentatore

• è forza un penetratore un materiale

Viene misurata tramite una macchina che (sferico, conico o piramidale) su da testare

• Le prime scale di durezza furono basate sui minerali naturali, a secondo della capacit di un materiale di graffiare un altro (meno

• à

duro)

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Scala di Mohs

Minerale Numero Caratteristiche

Diamante 10 Materiali duri non rigabili con una punta d’acciaio

Corindone 9 -

Topazio 8 -

Quarzo 7 -

Ortoclasio 6 Materiali duri rigabili con una punta d’acciaio

Apatite 5 -

Fluorite 4 -

Calcite 3 -

Gesso 2 Materiali teneri rigabili con l’unghia

Talco 1 -

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Le prove di durezza applicazione di un carico attraverso un penetratore

Tecniche quantitative di durezza sono state sviluppate e consistono nella

• specifico sulla superficie dal materiale da testare

caratteristiche geometriche dell’impronta lasciata

Si misurano le e la durezza viene determinata in funzione del carico applicato e

• della geometria dell’impronta

carico

Le condizioni di e velocit di applicazione del carico sono controllate

• à

Diverse configurazioni di prova sono possibili

• tipo di penetratore condizioni della prova tecnica di

Le prove di durezza si distinguono per il usato, per le (livello di carico, tempo) e per la

rilevamento delle dimensione dell’impronta.

Le scale di durezza pi diffuse sono:

ù

Vickers (HV);

• Brinell (HB);

• Rockwell (HR);

• Knoop (HK).

•

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Prove di durezza - Vantaggi

Le prove di durezza sono riconosciute per la loro:

Semplicit

• à

Rapidit

• à

Economicit

• à

Possibilit di esecuzione in loco

• à

Ripetibilit (spesso necessaria)

• à non distruttive

Di solito le prove di durezza sono (la prova di trazione, ad esempio, distruttiva).

è

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Prova di durezza Vickers (BS EN 6507)

piramide diamantata a base quadrata

Il penetratore una con angolo al vertice di 136°

• è diagonali dell’impronta

Sono misurate le

• La durezza viene calcolata come:

•

Dove: il carico applicato (in N), la lunghezza media delle diagonali (in mm), il carico applicato in kg e il tempo di applicazione del

F d x y

è è

carico. 136

2 2

= 0,102 = 0,1891

/

Tempo di applicazione del carico massimo: da 10 s a 15 s.

• Carico di prova: da 49.03N (HV ) a 980.7 N (HV ).

• 5 100

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Prova di durezza Vickers

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Prova Brinell (BS EN 6506)

sferico

Penetratore di carburo di tungsteno o acciaio di diametro (1, 2.5, 5 o 10 mm)

• Carico applicato: 9.807 N < < 29420 N (1, 3000 kgf)

F

• La durezza Brinell viene calcolata come:

• 2

=

/ / − )

( −

Dove:

il carico applicato (in kgf, con 1 kgf = 9.81 N),

F è

il diametro della sfera (in mm)

D il diametro dell’impronta (in mm).

d il valore del diametro della sfera (mm)

X è

il carico di prova (kgf);

y, il tempo di permanenza del carico (s).

z,

Tempo di applicazione del carico massimo: da 10s a 15s.

• Empiricamente, si osserva che il valore di durezza pari a circa un terzo del carico di rottura.

• è

HB e HV corrispondono circa fino a 400 HB – HV

• massima

La HB di circa 550 HB

• è

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Prova Brinell https://www.youtube.com/watch?v=RJXJpeH78iU

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La resilienza impulsive

La resilienza la capacit di un materiale di resistere a sollecitazioni

• è à

La prova di resilienza pu essere effettuata su provini di diversi materiali (metalli, ceramici o polimeri)

• ò un solo colpo,

La prova di resilienza consiste nel rompere con con l’ausilio di una mazza a caduta pendolare, un provino

• intagliato, opportunamente posizionato sulla macchina di prova

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Prova di resilienza

A inizio prova, la mazza battente posizionata ad una certa quota (altezza iniziale) e viene lasciata cadere liberamente sotto l’azione

• è

della gravit

à

Il massimo dell’energia cinetica sar raggiunta nel punto pi basso dell’oscillazione, in corrispondenza del provino

• à ù

Dopo aver urtato il provino, rompendolo, la mazza continuer il suo moto di risalita fino a raggiungere una nuova quota massima (altezza

• à

finale). La differenza tra l’altezza finale e l’altezza iniziale del pendolo funzione dell’energia assorbita dalla provetta.

è

assorbita

La resilienza data dal valore dell’energia dalla provetta espressa in Joule

• è

Per le sue caratteristiche (provino intagliato ed alta velocit di applicazione del carico) sono prove severe e rappresentative della

• à

tenacit alla frattura del materiale

à

resilienza assorbita,

La l’energia definita come l’energia necessaria per fratturare il provino in una singola oscillazione del pendolo.

è

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Resilienza - Calcolo massa del pendolo

m: energia assorbita

E: E = (ℎ − ℎ )

ℎ′ = − − )

= (ℎ −

Pi bassa la quota finale raggiunta dal pendolo, pi alto il valore di resilienza.

ù ù

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La prova di resilienza https://www.youtube.com/watch?v=wLiyOKO_zyo

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Normativa

La norma ASTM E23 copre due metodologie per le prove di impatto in provini metallici intagliati: la prova di Charpy e la prova Izod

• Charpy Izod

La prova di fatta su provini con geometria a trave semplice e la prova su provini con geometria a trave a sbalzo

• è

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La prova Charpy (ASTM E23 e BS EN ISO 1)

Provini di forma prismatica a sezione quadrata (10 10 55 mm) con un intaglio a met lunghezza di una faccia

• × × à

A seconda della geometria dell’intaglio, esistono due differenti provette di Charpy: KV e KU

• KV KU

Le due prove danno valori identici di resilienza?

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Prova Izod

Vengono impiegate provette di forma prismatica a sezione quadrata (10 10 75mm) con un intaglio a V a una distanza di 28 mm

• × ×

Deve essere fatta a temperatura ambiente

•

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Influenza della temperatura

La temperatura ha una grande influenza sulla resilienza e quindi sul comportamento a frattura dei materiali

• L’energia assorbita dai materiali metallici cubici a corpo centrato (CCC) diminuisce molto al diminuire della temperatura

• temperatura di transizione tra il

Il cambiamento pu accadere in una fascia stretta di temperatura. Si osserva quindi una vera e propria

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