Applicazioni dei materiali nel design

SN R

INCRUDIMENTO  -­‐  Aumenta  le  dislocazioni,  i  loro  scorrimenti,  quindi  fa  cristalli  più  piccoli  e  più  resistenti;  

TRATTAMENTO  TERMICO  (Tempra)  -­‐  Riscaldamento  per  riorganizzare  la  struttura  e  rapido  raffreddamento  per  

congelare  quella  nuova  (gli  atomi  così  non  hanno  tempo  di  riorganizzarsi).  Poi  è  seguita  da  un  rinvenimento.  

La  TENACITÀ  è  la  capacità  di  assorbire  energia  di  deformazione,  e  la  facilità  di  propagazione  di  una  “cricca”  o  

un  difetto  all’interno  del  materiale  (il  contrario  di  tenace  è  fragile).  Nella  curva  sforzo-­‐deformazione,  il  

materiale  assorbe  energia  di  deformazione:  quando  ha  comportamento  elastico  è  reversibile,  

quando  ha  comportamento  plastico  no;  quando  si  rompe  si  creano  due  nuove  superfici  (anche  in  

questo  caso  non  è  reversibile).  L’area  sottesa  alla  curva  misura  la  tenacità,  e  per  aumentarla  

bisogna  aumentare  rigidità,  resistenza  o  duttilità  del  materiale.  

  Lezione  3  

Il  FERRO  cambia  struttura  reticolare  a  seconda  della  temperatura  (a  911°C  e  a  1392°C).  Non  è  mai  utilizzato  

puro,  ma  sempre  in  lega  con  altri  elementi  come  il  carbonio  (se  questo  è  meno  del  2,06%  la  lega  è  ACCIAIO,  se  

è  di  più  è  GHISA).  Gli  ACCIAI  erano  classificati  in  base  all’uso  (da  costruzione  generale,  da  costruzione  speciali,  

inossidabili,  da  utensili,  per  usi  particolari)  ma  è  una  classificazione  superata:  oggi  la  norma  UNI  100027-­‐1  li  

suddivide  in  due  categorie,  in  base  a  CARATTERISTICHE  MECCANICHE  e  COMPOSIZIONE  CHIMICA.  Il  gruppo  1  

usa  una  sigla  alfanumerica  formata  da  un  simbolo  (che  indica  l’impiego,  es:  R  -­‐  Acciaio  per  rotaie),  il  valore  

della  caratteristica  principale  (es:  E355  è  un  acciaio  per  costruzioni  metalliche  (E)  con  uno  σ  =  355  MPa);  non  

SN

sempre  la  caratteristica  è  lo  sforzo  di  snervamento:  nell’esempio  dell’acciaio  per  rotaie,  si  misura  lo  sforzo  di  

rottura.  Gli  acciai  del  gruppo  2  sono  designati  in  base  alla  composizione  chimica  (

non  legati,   basso  legati,  

legati,   rapidi)  es:   C  +  %C  ·∙  100  (C35  =  Acciaio  non  legato  con  C  =  0,35%)  -­‐  NON  LEGATO  

      100  ·∙  %C  +  Elementi  di  lega  +  %Elemento/n°specifico  (13CrMo4-­‐5)  -­‐  BASSO  LEGATO  

      Z  +  100  ·∙  %C  +  Elementi  di  lega  +  %EL  (X4CrNiMo17.12.2)  -­‐  ALTO  LEGATO  

      HS  +  %W-­‐%Mo-­‐%V-­‐%Co  (cromo  sempre  presente)  -­‐  ACCIAIO  RAPIDO  

Gli  acciai  non  hanno  semplicemente  ferro  e  carbonio,  ma  anche  altri  elementi  introdotti  per  migliorarli  (ad  

esempio  elementi  aggiunti  volutamente,  impurità,  inclusioni  non  metalliche,  atomi  di  gas  interstiziali,  

elementi  volutamente  aggiunti  per  migliorare  specifiche  proprietà).  Per  unire  due  pezzi  di  metallo  si  ricorre  a  

SALDATURA,  nella  quale  si  individuano  3  zone:  una  di  completa  fusione,  una  termicamente  alterata  e  una  di  

metallo  di  base.  Inoltre,  indipendentemente  dallo  sforzo  di  snervamento,  sotto  una  certa  temperatura  gli  

acciai  da  duttili  tendono  a  diventare  FRAGILI  (oggi  questa  temperatura  è  parecchi  gradi  °C  sotto  lo  0).  

ACCIAI  DA  COSTRUZIONE  DI  USO  GENERALE  -­‐  Sono  quelli  prodotti  in  maggior  quantità  e  sui  quali  si  sono  

registrati  i  maggiori  progressi  tecnologici.  Sono  suddivisi  in  acciai  DI  BASE  e  DI  QUALITÀ:  i  primi  sono  prodotti  

con  cicli  tecnologici  semplici  e  posti  in  opera  allo  stato  grezzo  di  deformazione  a  caldo,  gli  altri  sono  acciai  che  

con  l’aggiunta  di  microleganti  e  innovazioni  nel  ciclo  produttivo  migliorano  caratteristiche  come  lo  sforzo  di  

rottura,  saldabilità  e  tenacità;  inoltre  mediante  interventi  (costosi)  negli  impianti  si  possono  produrre  acciai  ad  

un  basso  costo  di  materie  prime.  Si  tratta  di  acciai  che  assicurano  buona  resistenza  e  tenacità  anche  a  piccole  

dimensioni,  che  non  necessitano  di  finitura  e  che  possono  essere  usati  al  posto  di  acciai  più  costosi.  Gli  acciai  

COR-­‐TEN  in  particolare  sono  in  grado  di  rivestirsi  di  un  ossido  di  ferro  che  rende  superflue  protezioni  come  

verniciature  e  zincature.  Gli  ACCIAI  SPECIALI  DA  COSTRUZIONE  vengono  usati  dopo  tempra  e  rinvenimento.  

Con  questi  due  interventi  diventano  resistenti  e  tenaci  e  possono  sopportare  elevate  sollecitazioni.  Con  

l’aggiunta  del  carbonio  aumenta  la  resistenza,  con  nichel  e  cromo  la  temprabilità.  Di  questi  acciai  speciali  ne  

esistono  varie  classi  (da  bonifica,  autotempranti,  da  cementazione,  da  nitrurazione,  da  molle…).  

Un  CICLO  DI  LAVORAZIONE  è  inteso  come  l’insieme  di  operazioni  (termiche,  meccaniche…)  che  partendo  da  

un  pezzo  grezzo  permette  di  pervenire  alla  preparazione  di  pezzi  finiti.  

Gli  ACCIAI  INOSSIDABILI  (Fe  +  C  +  Cr  >12%  +Ni,  +Mo)  hanno  alta  resistenza  alla  corrosione.  L’elemento  

principale  è  il  cromo,  che  forma  un  film  sulla  superficie  che  protegge  l’acciaio  dalla  corrosione.  Questi  acciai  

vengono  usati  per  l’industria  chimica,  alimentare,  farmaceutica,  per  elettrodomestici  e  arredamenti…  la  loro  

struttura  può  essere     AUSTENITICA  

      FERRITICA     Resistenza  meccanica      Resistenza  a  corrosione  

      MARTENSITICA  

Le  classi  hanno  proprietà  diverse,  perciò  la  scelta  ottimale  della  classe  varia  a  seconda  delle  proprietà  volute.  

Aumentando  molto  il  carbonio  nel &nb