Riassunto esame Metallurgia, Prof. Castrodeza Enrique Mariano, libro consigliato Metallurgia e materiali non metallici, Silvia barella e Andrea gruttaduria

La trasformazione martensitica

La struttura è simile a quella della bainite inferiore, ma gli aghi sono più sottili e per questo risulta più dura e allo stesso tempo più fragile. La trasformazione martensitica è ampiamente studiata e si verifica anche in altre leghe metalliche, occorre una trasformazione polimorfica dell'austenite (CFC). Se riscaldata fino a una certa temperatura, e quindi si avviano i meccanismi di diffusione di C, la martensite si trasforma rapidamente in altre strutture. La trasformazione dipende esclusivamente dalla temperatura finale, anche se non è isoterma viene rappresentata nelle curve TTT. A seconda del contenuto di carbonio si possono distinguere due tipi: Fino a 0,6% di C = martensite aciculare. Sopra 1% = martensite lenticolare. Per i livelli intermedi c'è una miscela dei due precedenti.

Influenza degli elementi di allegazione sulle curve TTT: Cromo, nichel, molibdeno, tungsteno etc. modificano la posizione e la forma della curva.

Allungamento del temo di trasformazione dell'austenite in perlite- Esistenza di un naso di trasformazione bainitico separato

Diagrammi di raffreddamento continuo (CCT)

La maggior parte dei TT industriali negli acciai comportano il raffreddamento continuo (non isotermico perché la temperatura cambia nel tempo), lungo un raffreddamento continuo il tempo di inizio e fine trasformazione aumenta, le curve si spostano a tempi maggiori e temperature più basse. C e gli altri elementi di lega spostano i nasi perlitico e bainitico a tempi più lunghi e troviamo quindi una diminuzione delle velocità critiche di raffreddamento.

Una delle ragioni più importanti dell'utilizzo di elementi di lega negli acciai è quella di facilitare la trasformazione martensitica.

Velocità critiche di raffreddamento

Lezione 16-27/03- ESERCITAZIONE

Lezione 17-28/03- Temprata è molto dura e fragile, non è molto utile- Gli sforzi indotti durante la

tempra hanno un effetto deleterio- La duttilità e la tenacità della martensite temprata possono essere aumentate attraverso un TT di rinvenimento.

Rinvenimento della martensite:

• TT realizzato sugli acciai temprati a temperatura al di sotto dell’eutettoidica per un periodo specifico
• Di solito viene effettuato tra 250°C e 650°C gradi
• TT per alleviare le tensioni di tempra è di solito a temperatura inferiore (200°C circa)

Proprietà meccaniche notevoli, inversamente proporzionali alle temperature.

La diffusione è un fenomeno di trasporto di materia per movimento atomico che tende ad omogeneizzare la composizione.

Applicazioni:

• Trattamento termico dei metalli
• Lavorazione e fabbricazione dei ceramici
• Solidificazione
• Lavorazione di componenti elettronici

Stabilità degli atomi:

Atomi e difetti non sono fermi, hanno un’energia termica che permette loro il movimento atomico influenzato dall’energia di attivazione e dalla temperatura assoluta.

il movimento è dovuto ai difetti puntuali. Coppia di diffusione rame-nichel: Messi uno vicino all'altro per un po' di tempo e in forno ad alte temperature, si mischiano, gli atomi cambiando le concentrazioni. Atomi di impurezze: inter-diffusione o diffusione delle impurezze Atomi dello stesso metallo: auto diffusione - Diffusione per vacanza (sono distribuite in modo omogeneo): un atomo si muove da una posizione sostituzionale iniziale ad una vacante. - Diffusione di interstiziali: un atomo interstiziale si sposta da una posizione interstiziale ad una vicina (più rapido). Per diffondere un atomo è necessario un sito adiacente vuoto e l'atomo deve avere abbastanza energia per rompere i legami e causare una distorsione nel reticolo cristallino (energia di attivazione Q). Flusso di diffusione = velocità di diffusione = flusso di massa = massa che si sta diffondendo attraverso e perpendicolarmente ad un'area per unità di tempo. Diffusione allo statodiffusione alternativi. Questi percorsi possono avere una velocità di diffusione diversa rispetto alla diffusione nel materiale stesso. La diffusione può anche avvenire attraverso pori o canali all'interno del materiale, noti come percorsi di diffusione interstiziale. Questi percorsi possono essere più rapidi o più lenti rispetto alla diffusione nel materiale circostante, a seconda delle dimensioni e della forma dei pori o dei canali. Inoltre, la presenza di impurità o di altre specie chimiche può influenzare la diffusione. Ad esempio, la presenza di una specie chimica diversa può creare un gradiente di concentrazione che favorisce la diffusione di altre specie chimiche. In conclusione, la diffusione è un processo fondamentale che avviene in molti materiali e sistemi. La comprensione dei meccanismi di diffusione e dei fattori che ne influenzano la velocità è di grande importanza in diversi campi scientifici e tecnologici.diffusione a corto circuito (i tassi di diffusione sonoalti). La maggior parte delle volte, il contributo di questi percorsi al flusso totale ètrascurabile. Lezione 18 – 31/3 Ci sono trattamenti termici con superamento del punto critico e non. Punti critici = temperature negli acciai in corrispondenza delle quali si ha unatrasformazione di fase della lega allo stato solido. A : trasformazione austenite – ferrite (oppure il contrario) 3A : smiscelamento della cementite da parte dell’austenitecm(oppure scomparsa della cementite) A : trasformazione austenite – perlite (oppure il contrario) 1A è sempre alla temperatura eutettoidica, mentre gli altri due sono in funzione della percentuale di carbonio. Solo acciai che possiedono punti critici possono essere trattati termicamente. Riscaldamento e mantenimento Ho due fasi: riscaldamento e mantenimento che sono uguali per tutte le trasformazioni, ciò che cambia è il raffreddamento. La fase di riscaldopuò essere continua (a 300°C fissa) o a gradini, usata quando si possono instaurare diversi gradienti termici nel pezzo che possono portare alla rottura. Devo decidere la temperatura a cui mantenere il pezzo quindi analizzo i punti critici stando attento a non far verificare l'ingrossamento del grano. - Per gli acciai iper eutettoidici: 50-70°C sopra A con parziale austenizzazione - Per gli acciai ipo eutettoidici: 50-70°C sopra A-3 Una volta arrivati in temperatura, devi mantenere la stessa temperatura per far sì che si omogeneizzi all'interno del materiale stesso, per un tempo di mezz'ora al pollice (= 25,4mm). Velocità di raffreddamento sulla curva di raffreddamento termico CCT → 1) Ricottura completa (full annealing) Riscaldamento di un acciaio sopra A o A e lo raffreddo lentamente in forno. Acciai ipo eutettoidici si forma perlite + ferrite Acciai iper eutettoidici si forma perlite + cementite Effetti e conseguenze: - Omogeneizzazione della

composizione chimica e della microstruttura- Ricristallizzazione della microstruttura- Grano cristallino grossolano- Elimina le tensioni residue- Durezza finale "bassa" e resistenza meccanica limitata- =/ tempi lunghi e costi elevati- =/ distorsioni e ossidazione superficiale

Il fine è l'addolcimento del materiale per facilitare la lavorabilità alle macchine utensili.

Negli acciai iper eutettoidici non si va sopra A perché la abbiamo troppa poca cmcementite

2) Normalizzazione

Riscaldamento di un acciaio al di sopra della temperatura A o A (determinata a3 cmseconda dell'acciaio) e raffreddamento con velocità inferiore a quella critica ditrasformazione, il raffreddamento avviene in aria calda.

Acciai ipo eutettoidici si forma perlite + ferrite (fine)

Acciai iper eutettoidici si forma perlite + cementite (fine)

Effetti e conseguenze:

- Omogeneizzazione della composizione chimica e della microstruttura

- Ricristallizzazione della microstruttura

Grano cristallino grossolano- Elimina le tensioni residue- Trasformazione dell'austenite a temperature più basse- Durezza finale "media" e resistenza meccanica limitata- =) tempi brevi e costi contenuti- =) Distorsioni e ossidazione superficiale

Alla fine, nel complesso ho una discreta lavorabilità alle macchine utensili. È sempre seguita dalla ricottura di lavorabilità in quando alla fine della normalizzazione abbiamo una struttura troppo fine.

3) Ricottura di lavorabilità (process annealing) Non avvengono superamenti dei punti critici. Riscaldamento a temperatura inferiore all'intervallo critico effettuata dopo la normalizzazione, il raffreddamento è in aria. Effetti e conseguenze: - Non si ha trasformazione di fase - Su strutture F+P o P+C - Addolcimento delle proprietà meccaniche - Fenomeni di coalescenza (sferoidizzazione) dell'Fe C che porta ad avere una diminuzione della durezza con una minore usura - Se fatto

⁺ perlite Il processo di tempra viene utilizzato per aumentare la durezza e la resistenza dell'acciaio.el martensitica in una struttura più stabile. Durante il rinvenimento, il materiale viene riscaldato a una temperatura specifica e mantenuto a quella temperatura per un certo periodo di tempo. Questo processo riduce la durezza e la fragilità del materiale, migliorando la sua tenacità e resistenza alla frattura. Gli effetti e le conseguenze del rinvenimento includono: - Riduzione delle tensioni residue: il rinvenimento permette di eliminare le tensioni residue che si sono accumulate durante la tempra. Questo riduce il rischio di deformazioni o rotture del materiale. - Miglioramento della tenacità: il rinvenimento riduce la fragilità del materiale, aumentando la sua capacità di assorbire energia prima di fratturarsi. Ciò rende il materiale più resistente agli urti e alle sollecitazioni meccaniche. - Trasformazione della microstruttura: durante il rinvenimento, la martensite si trasforma in una struttura più stabile, come la bainite o la perlite. Questa trasformazione rende il materiale più omogeneo e migliora le sue proprietà meccaniche. - Riduzione della durezza: il rinvenimento riduce la durezza del materiale, rendendolo più lavorabile e meno suscettibile all'usura. In conclusione, il rinvenimento è un processo termico importante per migliorare le proprietà meccaniche dei materiali siderurgici dopo la tempra. Questo processo riduce le tensioni residue, migliora la tenacità e la lavorabilità del materiale, e trasforma la microstruttura in una forma più stabile.