Appunti completi Metallurgia

DEFORMAZIONE PLASTICA PER GEMINAZIONE

Nei metalli con struttura cubica a corpo centrato ed esagonale compatta, la deformazione può avvenire anche per formazione di un geminato meccanico (geminazione). Ciò può accadere in presenza di particolari condizioni: bassa temperatura ed elevata velocità di sollecitazione (es. quando il metallo è sottoposto ad un urto).

PROVE MECCANICHE

In sede di progettazione per valutare la possibilità d'impiego di un determinato materiale è indispensabile conoscerne le caratteristiche meccaniche. Queste proprietà sono ottenute mediante l'esecuzione di prove meccaniche, che si dividono in:

Statiche: la sollecitazione viene applicata in modo gradualmente crescente fino ad un limite prefissato o fino alla rottura del campione. Le prove statiche sono:

• Prova di trazione
• Prova di durezza
• Prova di flessione
• Prova di compressione
• Prova di torsione
• Prova di imbutitura

Dinamiche: la sollecitazione viene applicata in modo variabile nel tempo. Le prove dinamiche includono:

• Prova di fatica
• Prova di impatto
• Prova di vibrazione

1. La sollecitazione viene applicata bruscamente sotto forma di impulso di energia (urto).
2. Le prove dinamiche sono:
   • Prova di resilienza
   • Prova di trazione ad urto
3. Di fatica la sollecitazione viene applicata ciclicamente fino ad un limite prefissato o fino a produrre la rottura.
4. PROVA DI TRAZIONE

   Costituisce il metodo più utilizzato per studiare il comportamento dei materiali metallici sottoposti ad un carico monoassiale (la sollecitazione applicata agisce lungo un'unica direzione) crescente.

   Parametri significativi:

   • R = carico unitario di rottura (σ)
   • R = carico unitario di snervamento (σ)_p0,2
   • A = allungamento percentuale
   • Z = strizione percentuale

   La prova consiste nel sottoporre un provino standard (una barretta del materiale da esaminare) ad un carico di trazione crescente nel tempo fino a giungere a rottura.

   Normativa di riferimento: UNI EN ISO 6892-1:2020

5. FORMA DEI CAMPIONI

   Si possono presentare diversi casi:

   • Per il controllo di barre prismatiche, tubi, lamiere,

Ecc... (senza particolari lavorazioni)

Spezzone:

In generale provini a norma (campioni definiti dalla normativa):

Il campione/provino/provetta è costituito da un tratto a sezione costante, che è raccordato con due teste di sezione maggiore. Queste teste hanno sezione maggiore poiché vengono inserite all'interno degli afferraggi della macchina e devono quindi resistere all'afferraggio senza rompersi durante la prova. "tratto calibrato".

Il tratto a sezione costante ha una lunghezza data da L₀ + 2c ed è detto Alsuo interno c'è il tratto L₀, che ci interessa maggiormente in quanto, affinché la prova sia considerata valida, la frattura del campione deve avvenire all'interno del "tratto utile". Nel si ha una distribuzione di sollecitazioni applicate σ = F/S₀ (carico applicato/sezione S₀ su cui questo agisce) costante e uniforme lungo tutta la

"c"

I due tratti indicati con “ devono garantire che lo sforzo applicato, disuniforme nella zona dei raccordi con le teste, diventi uniforme quando raggiunge il tratto utile.

√tratto utile

La lunghezza del “ ” si sceglie in conformità alla relazione L₀=k∙S₀ dove S₀ è l'area della sezione trasversale, che può essere circolare o rettangolare, e k è una costante.

Nel dettaglio, se S₀ è:

• Circolare, il diametro del tratto utile è indicato con d₀
• Rettangolare, ha lati a₀ e b₀

Le norme di unificazione stabiliscono che per:

• Provini a sezione circolare, normali, corti L₀ = 5 d₀

In realtà la geometria e le dimensioni dei campioni di prova cambiano in funzione del materiale. A seconda del materiale, si farà riferimento a diverse normative in cui più dettagliatamente troveremo indicazioni sul campione che deve essere utilizzato.

MACCHINE DI PROVA Si possono usare macchine

una macchina meccanica, di un sistema di ingranaggi (in basso) che sono accoppiati tra di loro e movimentati da un motore elettrico. La traversa si muove lungo le due colonne, all'interno delle quali ci sono due vitoni. La sollecitazione è data dallo spostamento della traversa mobile rispetto alla traversa fissa (in alto). La cella di carico serve invece per misurare il carico al quale viene assoggettato il campione durante la prova.

DIAGRAMMI DI PROVA

In corrispondenza del tratto utile del campione viene applicato un estensimetro, uno strumento che consente di registrare l'effettivo allungamento del tratto utile.

Diagrammando istante per istante i segnali misurati dalla cella di carico e dall'estensimetro, si ottiene il diagramma di prova (diagramma carico-allungamento del tratto utile):

In realtà normalmente non si usa direttamente la curva carico-allungamento, ma queste grandezze (carico e allungamento), che sono caratteristiche della specifica prova che si sta eseguendo,

Vengono normalizzate, cioè vengono divise per determinate grandezze che si riferiscono alla geometria del campione. Nel dettaglio, il carico applicato viene diviso per la sezione iniziale del campione dando origine allo "sforzo nominale", mentre l'allungamento del tratto utile viene diviso per la lunghezza iniziale del tratto utile (L₀) ottenendo la "deformazione nominale".

Ciò che si ottiene è la curva sforzo-deformazione nominale, dalla quale si ricavano le grandezze che abbiamo definito all'inizio.

Esistono diverse forme della curva di trazione. I diagrammi di prova più comuni sono:

L'area sottesa alla curva di prova è collegata all'energia assorbita durante la deformazione a cui viene sottoposto il campione durante la prova stessa. È legata alla duttilità del materiale.

La duttilità è una misura della deformazione a frattura di un materiale metallico. Un materiale duttile avrà una