Lezioni: Appunti di metallurgia

Suddivisione delle zone in base al %

temperatura in °C

liquido + cementite primaria

cementite primaria + eutettico

eutettico + cementite primaria

cementite secondaria + eutettico trasformatosi

perlite + cementite secondaria

perlite + cementite secondaria

22% C

43% C

600° C

912° C

435°C

temperature

Appunti utili:

1. L'austenite si trasforma in Cementite secondaria con l'abbassarsi della temperatura.
2. La cementite primaria ha sempre Quantità di carbonio del 29,6%.
3. A_3R = Temperatura di raffreddamento per la formazione dell'Austenite
4. A_3C = Temperatura di riscaldamento per la formazione dell'Austenite

CASO 4

T₁: fase: liquido al 100% componente: liquido

T₂: fase liquido → 100% liquido → 100% fase δ (tracce) → austenite (tracce)

T₁₄₄₈: liquido 100 = 40.6% → liquido al 40.6% fase δ 100 = 59.4% → austenite al 59.4%

T₁₁₄₈: fase δ 100 = 80.5% → 59.4% austenite Fe₃C 100 = 19.5% → (19.5 + 2.1)* = 40.6% λεδεμπίτε + tracce di Cementite II

T₇₂₇: fase δ 100 = 62.3% Fe₃C 100 = 37.7%

Per il calcolo dei costituenti strutturali è necessario accorpare i contenuti dei due tipi di smisiocelamento sovrachiusi → lega d'acciaio

SS Sostituzionale

• rR ≈ ± 15%
• Elettronegatività B e A simili
• Per completa miscibilità A e B devono essere di ugual reticolo cristallino

esempi:

fase α Cu-Zn (ottone) | fase β Cu-Zn a 20% E

SS disordinata | SS ordinata

SS Interstiziale

• Soluto in posizioni interstiziali
• Piccole dimensioni del soluto (rB)
• Nei metalli classici: soluti interstiziali N, H, C, B

Impurità / Metalli Commercialmente Puri (CP)

Impurità:

• atomi estranei al reticolo o vacante
• sostituzionali o interstiziali
• sempre presenti nei solidi metallici

Metalli Commercialmente Puri (CP):

• Impurezze in modo nullo
• Impurezze non aggiunte intenzionalmente
• Impurezze non modificano sensibilmente le caratteristiche fisiche e meccaniche del cristallo

Leghe Metalliche

Le leghe metalliche sono materiali metallici contenenti uno o più elementi di lega

(Alliganti) in percentuali e con effetti sulle proprietà non trascurabili.

• Composizione chimica definita una volta non.
• elemento di base > 50%
• le percentuali (di massa o atomica) degli elementi di lega (in ordine decrescente)
• es. Fe - 0.5% C (acciaio)
• Cu - 29% Zn (Ottone α) Cu - (Ottone α + β)
• Alliganti aggiunti intenzionalmente per migliorare le proprietà del metallo
• nelle leghe 1 o più fasi

Cella cubica a facce centrate (cfc) o (fcc)

La cella elementare cfc è costituita da 4 atomi mentre il numero di coordinazione è 12 (8 atomi ai vertici + 4 al centro delle facce).

Gli atomi nella cella elementare cfc sono in contatto tra loro lungo la diagonale della faccia del cubo e la relazione che esiste tra raggio atomico R e lato del cubo a è:

^√2a = 4R ➔ a = ^4R/_√2

FCA = 0,74 (valore più alto che si può ottenere in approssimazione di atomi sferici)

Nel caso del cfc la sequenza dei piani di massimo riempimento è del tipo ABCABC, il che significa che le posizioni degli atomi nel piano sono le stesse ogni 3 strati.

Cella esagonale compatta (ec) o (h.c.p.)

In approssimazione di atomi come sfere rigide, si osserva che il numero di coordinazione è 12, quindi gli atomi per cella elementare sono 6. Gli atomi delle basi sono in contatto l’uno con l’altro lungo le rette congiungenti i rigoli opposti, mentre gli atomi tra le basi sono uniti da una spezzata.

a = 2R

FCA = 0,74

Nel caso ec la sequenza dei piani è del tipo ABABAB.

Fattore di compattazione atomica (FCA)

Il FCA indica la frazione del volume della struttura cristallina occupata dagli atomi.

^{FCA = Volume atomi cella elementare}_{Volume cella elementare}

Numero di coordinazione

Preso in considerazione un atomo in una rappresentazione di un cristallo a sfere rigide, il numero di coordinazione rappresenta il numero di atomi ad esso tangenti.

Moltiplicazione delle dislocazioni e il meccanismo di Frank-Reed

Durante la deformazione plastica e sotto le sforzo si continuano a creare nuove dislocazioni da quelle gia esistenti. Piu' si formano le dislocazioni e piu' la deformazione plastica risulta difficile → incrudimento.

Meccanismo Frank-Reed

a) b) c)

Legge di Schmid

_{τr = Fr/A = σ ⋅ cos φ ⋅ cos λ}

• → τ_r = 0 se λ oppure φ = 90°
• → τ_r = τ_run = σ/2 oppure se λ = 45°

Curva Sforzo-Deformazione (o di Trazione)

(Sforzo) Stress [MPa]

• Tratto elastico reversibile
• Tratto plastico irreversibile
• Tratto della strizione o necking

R_u Carico di rotturaR_p0.2 Carico da snervamentoZona di incrudimentoPunto di rottura

Se la forza diminuisce dopo aver passato il punto di massimo elastico, il materiale non ritorna come prima.

A_% (allungamento x dopo la rottura)

Z_% (coefficiente x da strizione)

Legge di Hooke:

σ = E ⋅ ε

Legge tasso plastico:

σ_f = K(ε_p1)ⁿ (n = costante di incrudimento)

3) Rafforzamento per precipitazione

• È il tipo di rafforzamento più efficace nell’aumentare Rp02
• Si devono svolgere cicli termici: molti materiali in cui c’è una elevata miscibilità tra un elemento e l’altro, in questo caso si ha una fase γ non sulle bordo di grano, ma addizuita all’interno del grano stesso (particelle β, es. titanio-alluminio) che possono essere coerenti o incoerenti.

Particella coerente: reticolo matrice = reticolo particella (Deformabili)

C'è una corrispondenza tra i piani della matrice e i piani della particella.

• Queste particelle vengono attraversate, anche se con qualche difficoltà, dalle dislocazioni con un aumento della τc critica proporzionata ella geometria della particella. Dopo il passaggio delle dislocazioni la particella risulta essere deformata!

Particella incoerente: reticolo matrice ≠ reticolo particella (Non deformabili)

Non c'è una corrispondenza tra i piani della matrice e i piani della particella.

• Queste particelle non possono essere tagliate dalle dislocazioni e quindi possono essere considerate come bordi di grano, in quanto bloccano l’avanzamento delle dislocazioni. Se ci sono però molte particelle le dislocazioni le superano con un meccanismo di bowing (vedi pag. indietro) ed è in questo caso conveniente anche le particelle coerenti grossolane.
• Le particelle incoerenti svolgono la funzione di PINNING cioè spillo.
• A parità valore di particelle c'è un MAGGIOR RAFFORZAMENTO PER PARTICELLE FINI E OMOGENEAMENTE DISTRIBUITE.

4) Rafforzamento per incrudimento

• Avviene tramite deformazioni plastiche a freddo: T