Riassunto esame Metallurgia, Prof. Morelli Giovanna, libro consigliato Scienza e tecnologia dei materiali, W. F. Smith, J. Hashemi

Notes

byy

:

Jaay

@ Cy

.

Importante

:

argomenti evidenziati

Gli in

trattati

stati

sono

non

rosso .

ARGOMENTI ESAME:

Principali proprietà meccaniche e relative prove:

- resistenza a trazione,

tenacità, durezza, resilienza, fatica, resistenza allo scorrimento viscoso (creep),

attrito e usura. Cenni agli strumenti e ai metodi per l'analisi microstrutturale e

frattografica dei metalli.

Leghe metalliche e diagrammi di stato.

- Fasi e costituenti strutturali. Curve di

raffreddamento, regola delle fasi e della leva. Fenomeni alla solidificazione e al

raffreddamento di leghe metalliche binarie.

La solidificazione e i difetti di solidificazione.

- Nucleazione e accrescimento di

metalli puri e leghe metalliche. Genesi e controllo di microstrutture e difetti di

solidificazione, e loro influenza sulle principali proprietà meccaniche.

Elementi di struttura cristallina.

- Difetti reticolari puntiformi. Fenomeni correlati

alla struttura cristallina dei metalli e ai difetti reticolari puntiformi. Meccanismi di

diffusione allo stato soli do.

Deformazione elastica e plastica dei metalli.

- Deformazione elastica: significato

fisico, ingegneristico e metallurgico del modulo elastico e variabili di influenza.

Fenomenologia della deformazione plastica dei metalli alla luce della teoria delle

dislocazioni.

Meccanismi di rinforzo dei materiali metallici.

- Alligazione, incrudimento,

affinamento del grano, precipitazione e dispersione. Effetti dei meccanismi di

rinforzo su microstruttura e proprietà meccaniche.

Diagramma Ferro-Carbonio.

- Fasi e costituenti strutturali. Fenomeni alla

solidificazione e al raffreddamento di acciai e ghise in condizioni di equilibrio

termodinamico. Microstrutture tipiche di acciai in funzione del tenore di C,

nell’ipotesi di validità del diagramma di equilibrio. Effetto dei principali elementi di

lega. Cenni alle ghise e agli acciai inossidabili.

Designazione e classificazione di acciai e ghise secondo

-

Euronorm.

Trasformazioni isoterme e anisoterme negli acciai.

-

Trasformazioni di fase (ferritica, perlitica, bainitica, mar tensitica) e

curve di Bain (TTT e CCT).

Principali trattamenti termici degli acciai.

- Ricottura (completa,

isoterma, di ricristallizzazione), normalizzazione, tempra martensitica

e rinvenimento. Acciai da bonifica.

Principali trattamenti termochimici.

- Cementazione e nitrurazione.

Acciai da cementazione e nitrurazione. Influenza dei trattamenti

termochimici su resistenza a usura e a fatica.

Leghe di alluminio.

- Elementi di lega. Designazione. Trattamenti

termici. Proprietà fisiche, meccaniche e tecnologiche. Principali

settori di applicazione.

Criteri di scelta di materiali metallici in funzione delle

-

applicazioni. Durante il corso sono illustrati diversi componenti

meccanici, le rispettive funzioni, le proprietà meccaniche richieste e

la corrispondente scelta di materiali e trattamenti idonei a soddisfare

specifiche condizioni di esercizio.

COS

CHE 'E lo dei metalli

disciplino studio

riguarda

che

La appunto

la

è

METALLURGLA

lacciai schema

alluminio

ghise J relazione

di ecc seguente

in al

, :

, leghe ...

, Applicazioni processi

proprietàà produtivi

Meccaniche caratteristiche

Micro chimico fisiche

-

-struttura RELATIVE

PROPRIETÀ

PRINCIPALI MECLANICHE PROWE

E

LA PROVA TRAZIONE

BI il legame sforzo

E utilizzato determinare

per

comunemente

test Più

'il -de

deforma

comportumento

sul

anche

inoltre

materiale a

di

formazione un .

fratturra

plasticae

zione . nella macchina

sottoporre provino con un

nel

principalmente un

consiste di

velocita deformazione

imponendo

fino rottura

Carico assiale cos

a una

, .

tante

. dimension

hanno

di trazione

provini

I

. caratterizzati

normate da

geometrie

e , possono

sezioni

sviluppo assiale Le

uno . rettangolari

circolari

essere o .

dei

Balla distin

geometrice provinisi possono

diverse sezion

guere :: hasezione

afferratae

Parte mag

TESTA La

. del

resto

rispetto provino

al

giore .

Detto effettwa ques

in

Lo TRATO UTILE si

. deformazioni

,

tratto la

to delle

misura .

LO

=KTso

"

"

Dove trasversale

la

So" Pari

costante

ei sezione 5.65

Kè una

e a

tramite

delia visualizzato

è grafico

visultato che mette

Il provae in

un

LUNGHEZZA

APPIYCATAC

la DI

WARIZZLOWE

FORZA Ia

relazione tre differenti

questa abbiamo Periodi

prova

Inoltre in :

infatti

reversibile

tipo

di

deformazione è

La

PERIODO rimworiamo

ELASTICO

I se

. ,

dimensioni inalterate rispetto

il allinizio

hæ

d provino

carico .

, irreversibile il

deformazione materiale

editipo

La

PLASTICO

PERIODO rimane

2 . questo l

Periodo tra

il

deformato anche carico

si In 'altro

se rimuare .

cal fenomeno dell

cessiste

si 'INCRUDIMENTO:

materiali composti reticolo

da regolare

cristallino pioo

I sono meno

un .

punto di

Fino al elastico

snervamento reticolo semplicemente

il è ,

reticolo

superato Bi il

Plastico

il fenomeno

arriene conseguenza

se .

altre dislocazioni

cristallino provocce

scorre e . riduzione

presentare

Provino

Il inizice una

STRIZIONE

BELLA

PERIODO a

3 . nudol

localizzatalvisibile accentuata

di pic fi

occhio sempre

sezione a

completa provino

del

separazione

no a .

Alcune caratteristiche

grandezze che permettono semplice

la comprensione

materiale

delle del

proprietå meccaniche : tratto elasticonel

lineare

del

ELASTICOIDI LEJ

MODULO Pendenza

YOUNG

. ,

diagram ma . il

oltre c

elastico quale 'è

il limite

Rappresenta

SWERVAMENTO

SFORZO DL ,

plastico LosnJ

campo

il . il

che sopporto

materiale

Sforzo riesce

massimo

ROTORA a

BE

SFORZO .

re IA

utile

.LomaxJ totale del tratto

Allungamento

TUALE

ALLUNGAMENTO PERCEN . %oJ

I

wtile

del

di tratto

Variazione

PERCENTUALE sezione

STRIZIONE . 2%J

della

fine

frattura alla tipi

clue

principalmente di

La provc puo essere :

presenta elerato Prossimnito

strizione

cambione

BUTLILE in

Il

FRATURA

fratturc

della . netta

separazione

distrizione ma

Nessuna presenza

ERATORB FRAGILE .

DUREZZA

PROVA BI il

che alle penetra

materiale

resistenza oppone

è la

In metallurgia RESISTENZA ALLINLISIONE TAGLIO

ALLIWSWRA

la

influenza e

Questa

zione , ,

.

CORRO SIONE realizzato

penetratore

dalluso diun

caratterizzate

Queste sono

prove , del

posizionato superficie

sulla Pezzo

viene

che

duro

materiale

in .

, opportunate

misurata

del

BoPo ha

la che

unimpronta

carico

rimozione si ,

materiale

del

la

fornirà durezza

mente .

, CHB

BRSNELL

PROVA ) p d

D h

Unindicatore di sul

dliametro caricato

sferico campione viene

B Posizionato

, il dellin

diaametro

perpendicolarmente d

Si

mediante P

carico misurc

un . il carico

pronta lasciata dopo

sulla rimosso

superficie aever .

, il di provapelarea

rapporto

dal tra

ottiene carico

BUREZZA

La Si

BRIWEL didiaame

di superficie sferica

Porzione

considerata

deli come una

'impronta,

B

tro . simbolo debbano

il indicati

dopo

che ""

prevede essere

norma

La :

B

H ImmJ

Il utilizzata

della

wahove del diametro sferce

x IKGEJ

Il di

Carico Proven

x considerato

IsJ è tra 10-155.

omesso

se

di

Tempo Carico

del

x permanenza ,

5130120

EsemPio HB

: condi

dalle

dipende dalle del

proprietc materiale

dorezza

La Brinels sice sice

, i

sperimentali del

Infatti costante

S

rimane al

dorezza

la variare

se

zioni ,

. , impronte

da

in modo

il

della carico awere

sfera

diametro fa variare

si

,

simili liscia libera da oski

picnce

deve

del campione essere

superficie

la

Inoltre , I

, incrudi

surriscaldamentie

anche

quindi

evitare

sono da

lubrificanti

die .

menti Brinell considerata walida

La rispettate

Prova seguenti

viene le

vengono

se

condizioni

: del campiones 84

spessore impronta

centro

campione

bordo e

tra 25

3

Bistanza B

dique

il impronte

centro

tra

Bistanza 3 3

B

EcK O

0.2

kD .GD

VICKERSCHU

PROVA utilizzato

) penetratore

Il è

nell prova

piramicale

forma

di diamante a

a

p Molto mate

indicata per

base quadrata

.

valori indli

durezza

di

durie

riaali i sono I

le

che

Dato climer

dal

pendenti carico

dz .

cs delle micrometri

sioni sono

misure

risultati analizzati

i

che vengono

,

tramite microscopio .

dopo il simbolo indicato

prevede deve

"

che essere

La Hr"

norma :

Il provaP

di

Caarico (

del

tempo

I di Carico

permanenza

1 s)

Esempio 5120

HV

: libera

superficie liscia lubrificant

Anche deve

la Per

piance ossidie

qui da

essere :.

, ,

di

affetti incrudimenti

bordo condi

rispettare le seguenti

evitare devono

si

e

zioni : campione 1.5

del s

spessore d FeeluJ

Lleghe

impronta 32.5

bordo centro

Distanza tra campione e d SnJ

impronta 33

bordo centro Al

Distanza tra Pbe

campione Lleghe

e d ,

wuJ

Fee

34 Ileghe

didue improntes

tra i centri

Bistanza improntes Al

icentri didue

Bistanza 6

tra PbeSnJ

Ileghe

d ,

vantaggie svantaggi

principali

I : CONTRO

BRO molto

della

Esafezza costose

Apparecchiature

misora molto

dell delicate

ridotte Macchine

Dimmensione 'impronta.

finiti

pezzi

di

permette saggiare accurata superfici

delle

preparazione

danneggiarli

senza effettucere

di

possibilita misure su

duri

molto

metcalli

possibilita lamiere ali

dimisurare

piccolo spessore molto rido

di misurare

Permettono uncerea

impronta

dell

dimensioni

modeste

Le funzione

didurezza

valutare la

fondamentale variazione in

è per

inoltre

che

ta del

dello pezzo

spessore .

CHR

ROCKWELL

PROUA ) utilizza penetratore

Questa di dia

prova cono

come un

apertura 1200.

mante a

con

p dalle

diverso

pero prove

è

basa

quale

sul si

Il pricipio data pressione

viene

precedenti durezza

la come

non

: profondità

allc

relazione

valutata in

specifica è

ma applicando carico

produce

il un

che penetratore

dell impronta .

' modalità

seguenti

durezza le

quindi

Misurce la con : 35( misuratal

Po di

tempo non

preliminare

applicato carico perwn

viene un

i penetrazione

di secondo

applica

l

cever P

Profondità si carico

2 un

azero

Bopo Portato 'indicatore ,che

,

totale

Il

al 2-6

per

iniziale rimane

carico

carico

si somma . s

" riferimento

La simbolo

prevede deve

il di

scalae

dopo

che HfR" la

indicata

norma essere .

presentare

chiaramente deve condizioni clelle

del

superficie le stesse

campione

La precedenti

prove . bordo incrudimento condlizio

effettidi le segueati

per rispettare

sidevono

evitare e

Ric affondamento permanente

la dell

profonditài

campione volte

710

del

spessore deliimpronta

diametro

il

volte

impronta

bordo

tra

Bistanza campione centro 2.5

3

e

Distanza dellimprowta

centridli

trai il

dlue rolte

due impronte dicemetro

s 3

Questa fatto

cal

eseguita di ed

loco metodo aal

puo

prova in grazie grazie misura

essere specifica della superficie

preparazione

è

che necessaricae

non unc .

PROVE

TRA LE

CONFRONTO : laboriosa risente

analizzate

tule quelle

la tra

risulta

BRINELL e

meno

PROVA

La La

del relativamente

delle inprova

materiale

eterogeneite

Poco semepli

misura è

.

Vickers

affidabile della

complicata

meno

ce e .

, misurc

e i

fil

la La

risulta

canto versatile

v precisa

d

La essere

PROV CKERS 'altro microscopio

, lenta

complesse

jimpronta fic

rende

, la

dimensioni

delle tramite e .

affidabile

ke

anche

La la Pic

ROCKWELL semplice rapick precisae

PROVA è ma meno

e ,

PROVA RESILIENZA

DI

La appli

la di

materiale

è diun wrti

capaciti sforzi

sopportare

RESILIENZA o ,

bruscamente indice diTENACITA

fornisce F

cati Bi conseguenza un

. buona

buona resilienza

ha

quando wna

è

TENACITA materiale

Wn tenace una ,

. cellungamento

boon

trazione

resistenza un

a e .

tipi

di coe

Brovette

Le Possono essere :

"

intaglio

con W"

a

intaglio "

V"

con a charpy

pendolo

" di

condlotta che

da vieue

composta mazza

"

provae wiene

La con una

Il

fattar Gli

sul generalmente

liberamente Provino step

cadere sono

. :

( cm

altezza

determinata initiale

ad

issatu

Lon iso

wiene una

mazza disolito

i )

allorto

sul opposto

lato

intaghio

provino

il con

Posiziona

Si

z cadere la mazza

lasciata

vieue

3 la

la

DoPo Laduta altezza

raggiungerà noova

mazza una massimee

,

differenza di

læ provetta

dalla

altezze assorbita

lenergia

indica

lurto

durante . Perche valori consentono

Questa è importante ottenuti dica

'i

prova comportamento

diverso

imateriali base loro

in al

atterizzare allue

to .

Nelke clue

della tipi

possibili

rottura frattura

provettan di

somo :

apprezzabzili separazione

per

deformazioni arviene

FRACILE rottwra

Non La

hanno

FRATIWRB si . do

clan

granulosae

di frattura

superficie

dei la presenta

cristallinie si

Piceni lucente

di resilienza

valori

bassi . Plastica continuo

Piùo

del

deformazione wn

provino awe

e

Si ha meno

FRATIORA TENACE una , ,

. fibrosa setacea

superficie

teusioni presenta

delle

mento La e

si

. diverse

di fablibile temperature

tipologia è

contempo

al

è semplice

Questa prova a

ma .

tratiamentie tra

materiali diversi

tra materiali dlis

confronto

il

permette soggettice

versi . influenza la resilienza

che

Parametro enormemente

TEMPERATUR è quindi

La un e

dei sinota

della

materiali dliminuire

comportamento Al temperatura

il frattura

a .

ditipo

frattura ditipo fragile

ad

tenace

il da

che materiale passa unce unce .

possibile

temperature differentié la

eseguendo

Infatti indlividuare

la minima

provae a utilizzato tenace

restando

puo

alic quale

temperatura essere .

RESISTENZA FATICA

A ciclicke

citazioni ripetitive

a

metallici

molte soggeti

applicazioni

i comp ne ti o

,

In solle ,

che

quello il componer

molto inferiore

soggette sforzo a

possono rompere auno

se

pur

si chicmate

statica

sollecitazione vengono

rotture

queste

di

sopportare condizioni

te Pwo in degli sforzi

di ,

punti concentrazione come

PER SPESSO in

FATICA innescano

Si

ROTURE , tipi

due

individuare

rottura

Sulla di

aecuto superficie possono

angolo

intaglio si

un

un o .

di distinte

ben

zone : di le

sfregamento tra della

superfici

dowuta allazione

liscice

superficie

regione coml

Unce

i lingenere di di

lince

sezione presenza

ha spiag

quando attrawerso con

propaga

essa

cricca

gia .

). diventa

finale la

quando

formata rottura sollecitazione<