Domande e risposte Tecnologia dei materiali

Esistono vari tipi di ricottura in funzione della temperatura alla quale avvengono. La ricottura di

omogeneizzazione per esempio viene svolta a temperature prossime a quelle di fusione. Cercando quindi di

omogeneizzare dal punto di vista chimico tutte le imperfezioni che sono avvenute in fase di liquefazione (i

grani che si formano in fase di solidificazione in generale hanno una diversa composizione chimica). La

ricottura di normalizzazione invece è una ricottura sopra la temperatura dell’eutettoide seguita da un

raffreddamento veloce. La ricottura completa prevede sempre una ricottura sopra la temperatura

dell’eutettoide ma con un raffreddamento lento. Ricottura di globulizzazione avviene tramite cicli di cottura

e raffreddamento in prossimità della temperatura dell’eutettoide che forma così una cementite globulare.

43.Illustrare sinteticamente i trattamenti termici che seguono la tempra degli acciai al carbonio. Con

quale scopo essi vengono effettuati?

La tempra + ricottura viene definita Bonifica. Si può operare un rinvenimento che consiste nel riscaldare ad

una temperatura inferiore a 250 gradi il pezzo affinchè si allentino un po' le tensioni. In questo modo la

cementite può parzialmente uscire dal reticolo. La bonifica vera e propria invece avviene a temperature più

elevate e rigenera una parte delle strutture (perlite, sorbite) che sono più duttili.

44.Illustrare sinteticamente le curve di Bain per un acciaio eutettoide.

Domanda 39

45.In base al diagramma Fe-C illustrare le principali tipologie di acciai in funzione della composizione.

Si differenziano essenzialmente per quanto si discostano dalla composizione dell’eutettoide in cui l’acciaio

formatosi prende il nome di Perlite. La perlite è formata da lamelle alternate di Cementite e Ferrite. E’ un

compromesso ottimo in quanto aumenta molto il campo elastico dell’acciaio senza diminuire troppo il

campo plastico. Gli acciai ferritici si presentano fino al 0.025 tenore di carbonio. Si presentano grani di

ferrite con pochissimi grani di cementite al bordo del grano. Acciai ipereutettoidici: la perlite ammorbidisce

un materiale fragile. Situazione opposta agli acciai fino allo 0.8.

46.Quali sono i principali elementi aggiunti in un acciaio basso legato, e quali funzione svolge ciascuno di

essi?

Gli acciai basso legati sono acciai in cui la somma di tutti gli elementi legati non supera il 5%. Le principali

aggiunte servono per migliorare la resistenza alla corrosione atmosferica (Cromo) o per stabilizzare la

precipitazione di carburi Titanio e Nobio.

47.Quali sono le caratteristiche principali degli acciai inossidabili della serie AISI 600 (PH)?

Sono una particolare serie molto importante per la tecnologia dei materiali in quanto presenta il primo

esempio di Indurimento strutturale. Posso sfruttare una zona bifasica del diagramma in cui sono presenti

sia la fase alfa che la fase gamma. In questo caso se raffreddo velocemente parte della fase gamma rimane

in forma metastabile. Se dopo la tempra applico un rinvenimento la fase gamma metastabile si trasforma in

fase alfa che precipita sui piani di scorrimento della fase gamma (in quanto zone con più alto valore

energetico). In questo modo si ha una fase finemente dispersa che riesce a conferire proprietà meccaniche

molto buone.

48.Quali sono le caratteristiche principali degli acciai maraging? Illustrare sinteticamente il processo di

invecchiamento cui essi sono sottoposti.

E’ l’analogo degli acciai Duplex ma partendo da una composizione martensitica. La composizione è molto

complicata in quanto ci sono molti elementi alligati. Proprio per questo il tenore di carbonio è basso per

evitare la formazione di carburi. Per invecchiamento ad 800 900 gradi tutti gli elementi di lega solubilizzano.

Una volta raffreddata velocemente la miscela abbiamo una struttura martensitica. Per successivo

incrudimento e rinvenimento gli elementi di lega precipitano sui piani di scorrimento della martensite.

49.Quali sono le caratteristiche principali degli acciai austenitici all’azoto? e per quali applicazioni tali

acciai sono particolarmente indicati? Hanno in generale un limite di snervamento notevolmente più levato

rispetto agli acciai omologhi della serie.

50.Quali sono le principali differenze tra acciai Aisi 400 Ferritici e Aisi 400 Martensitici?

La principale differenza è dovuta agli elementi alligati (…) vedi domanda 40.

51.Descrivere il meccanismo di indurimento strutturale nelle leghe Al-Cu.

Analogo all’indurimento strutturale degli acciai PH. Questo processo di indurimento strutturale (o

indurimento per precipitazione) è possibile tutte le volte che una lega uno o più componenti presentano

solubilità diversa in funzione della temperatura. In questo modo posso dissolvere il costituente di lega nel

metallo principale ad una certa temperatura e poi provocarne la precipitazione controllata in un successivo

momento ad un'altra temperatura. In questo caso la solubilità nell’alluminio del rame è molto bassa a

temperatura ambiente ma elevata a temperature elevate

52.Descrivere il meccanismo di indurimento strutturale di una lega facendo almeno un esempio di lega

per la quale è possibile utilizzare tale processo per incrementare le caratteristiche meccaniche.

Vedi risposta 51. Acciai Duplex, lega Al-Cu

53.Illustrare sinteticamente l’effetto della concentrazione di zinco negli ottoni.

Alligazione dello zinco negli ottoni è molto particolare in quanto non segue la regola generale per

l’alligazione. All’aumentare della concentrazione dello zinco infatti si nota un decadimento della

conducibilità un aumento della resistenza ma anche un aumento della duttilità.

54.In base a quali considerazioni si definiscono le principali tipologie di ottoni?

L’ottone è la lega Rame – Zinco. In funzione della quantità di zinco alligata si possono distinguere ottono

rossi, gialli, rossi+gialli.

55.Come influenza il grado di purezza le caratteristiche meccaniche del titanio?

Eccezione molto importante in quanto il grado di purezza non ci migliora le caratteristiche del titanio.

Infatti all’aumentare della purezza diminuisce sensibilmente la resistenza.

56.Quali sono le principali caratteristiche positive delle leghe di titanio?

Sono lega biocompatibili, estremamente leggere e dure.

57.Quali sono i metalli principalmente utilizzati nelle leghe di rame, e quali positive caratteristiche

conferiscono ad esse?

Sono utilizzati principalmente lo zinco e lo stagno. Se è alligato con lo zinco si parla di ottoni mentre se è

alligato con lo stagno si parla di bronzi. Lo stagno conferise al rame un’ottima resistenza alla corrosione.

Lo stagno diminuisce rapidamente l’elevata duttilità del rame rendendolo un materiale lavorabile. Il rame di

suo è plastico, fin troppo plastico e con un campo elastico molto ristretto. Se viene alligato troppo stagno il

materiale diventa fragile diventa così non è più lavorabile in fase di lavorazione e quindi l’unico modo per

lavorarlo è per fusione (esempio: campane fabbricate per colata).

58.Quali sono le principali caratteristiche delle leghe di alluminio?

L’importanza delle leghe di alluminio risiede nella sua elevata leggerezza. Pesa infatti circa 1/3 dell’acciaio.

Vengono infatti definite leghe leggere. Per confrontare qualunque proprietà dell’alluminio va infatti

moltiplicata di un fattore 3. Inoltre presenta un’elevata affinità con l’ossigeno che gli consente di resistere

bene alla corrosione in quanto si riveste di un ossido compatto e protettivo.

59.Quali sono le due principali tipologie di leghe di alluminio?

Alluminio rame e

60.Quali sono le principali caratteristiche degli ottoni? E dove trovano applicazione?

Le principali caratteristiche degli ottoni derivano dalle caratteristiche del rame in quanto presenta

un’ottima conducibilità termica. Inoltre è estremamente duttile e quindi può essere lavorato a caldo.

61.Cosa si intende per durezza di un’acqua naturale? E come si misura?

62.Cosa si intende per durezza non carbonatica di un’acqua naturale? E come si misura?

63.Cosa si intende per alcalinità di un’acqua naturale? E come si determina sperimentalmente?

64.Cosa rappresentano e come si utilizzano i diagrammi di Pourbaix?

I diagrammi di Pourbaix ci consentono di prevedere in funzione del pH e del potenziale elettrico i prodotti

delle reazioni di corrosione e di valutare la formazione di ossidi protettivi o meno. Ci sono delle zone di

corrosione o di immunità. Confrontando le rette dovute ai potenziali dell’idrogeno e dell’ossigeno con le

linee di equilibrio di ciascun metallo troviamo delle zone che a seconda dei prodotti possono essere

corrosive o immuni.

65.Cosa si intende per transizione attivo-passiva di un metallo? Fornire un esempio grafico.

La transazione attivo-passiva riguarda la cinetica della corrosione. Ad ogni differenza di potenziale

possiamo associare tramite la legge di Ohm una densità di corrente, o un passaggio di corrente.

Diagrammando la differenza di potenziale in funzione della densità di corrente sia per la regione anodica

che per la regione catodica otteniamo le curve caratteristiche. Lo stato corrosivo corrisponde ad una

determinata corrente e ad un determinato potenziale determinati dall’incrocio delle due curve. Le curve

caratteristiche possono avere forme molto diverse. La caratteristica anodica segue la variazione della

natura della superfice per effetto di ossidi o di prodotti di corrosione. Nel caso dei metalli attivo passivi, si

ha un rallentamento del processo dovuto alla formazione di un film passivo sulla superfice e poi riprende. A

questo punto di passività è associato una corrente Ip ed un potenziale di transpassività. Le condizione di

corrosione si ha sempre in corrispondenza dell’intersezione tra le curve caratteristiche ed in base al punto

di incontro si può avere una corrosione, passività.

66.Quali sono i principali metodi adottati per la protezione dalla corrosione?

Si può proteggere il materiale attraverso una protezione passiva che isola semplicemente il materiale ma

non protegge in caso di difetti superficiali. Un esempio di questa protezione è una placcatura o

incamiciatura con un altro materiale metallico resistente alla corrosione. La deposizione a caldo con cui si

crea una lega metallica in superfice spruzzando il componente con un metallo fuso o immergendolo in un

bagno di fusione. Inoltre si può utilizzare la protezione per deposizione galvanica (per via elettrolitica). La

protezione per strati protettivi funziona bene se non ci sono difetti superficiali altrimenti accelera la

corrosione. Si può ricoprire il metallo di uno strato inorganico (anodizzazione) forzando il metallo a

produrre un ossido protettivo e sigillandolo. Oppure attraverso materiali organici come