Lezioni, Metallurgia e materiali non metallici

repulsione

attrazione

attrattivo

repulsivo

se γ < γ₀ ⇒ repulsione

se γ > γ₀ ⇒ attrazione

Questi grafici variano da elemento a elemento, e determinano le caratteristiche dei materiali (ex: punto di fusione, rigidità - determinata dal modulo di Young, etc.)

• legami atomici → fatti dagli atomi per completare l'ottetto
• legame ionico → legame forte ex: Al₂O₃, T fusione elevato, bassa conducibilità
• legame covalente → molecolare o direzionalità - durezza - resistenza alle deformazioni ex: diamante Si O₂, etc.

Il legame può essere forte o debole, a seconda degli atomi

legame ionico

legame covalente

• legame metallico → ioni positivi sono dispersi in una nube elettronica (non è forte e non è divisibile), buona conducibilità elettrica e termica, è elastico e si può deformare

nube elettronica

Energia di legame (Kcal/mol)

legame ionico       150-370

legame covalente 125-300

legame metallico  25-200

forze di Van der Waals < 10

lato cella = a lato diagonale faccia = √2a = 4V

√2a = 4V => a = 4V / √2

n° coordinazione = 12 (ogni atomo tocca altri 12)

FCA = 0,74

74% spazio occupato da atomi 28% spazio vuoto

La CFC ha un FCA più elevato rispetto alla CCC (organomero medio) e massimo del FCA (dato della stessa natura della matrice 3D)

STRUTTURA EC: (esagonale compatta)

3 atomi al centro + 1, 2 destra della faccia + 1, 2 ai vertici del prisma = 6 entro la cella

n° coordinazione = 12 FCA = 0,74 (come CFC)

SC - simple cube BCC - body centered cube FCC - face centered cube

Direzioni cristallografiche

Servono per quantificare le dimensioni (con gli assi cartonici) indici di Miller - reticoli cubici indici di Miller - Bravais - reticoli esagonali

OP la proiezione su tre assi:

• 1/2 a
• 1/2 c
• 1 c

indici di Miller

gli indici di miller devono essere interi: Z sono espossi la minima, poi si acutua vengono parentesi quadre

per sanare questo scompenso di dot. è introdotto il concetto

di dislocazione

ex per portare un tappeto se è tutto aderente→lo faccio, se c’è una

gobbetta basta farla scorrere (molta meno fatica)

per ora per rompere deformare: legami = FA { F2 = 10^-3 . F1

per traslare le dislocazione = FS}

dislocazione a miglio:

difetto lineare monodimensionale, si ha inser-

ito uno strato d’atomi pro elet. due però non

arriva fino in fondo (esempio)

la vite:

si crea un gradino tramite una torsione

nelle dislocazioni a miglio lavora per la deformazione plastica

servire per traslocare le dislocazioni e pieghi

es: lo sforzo necessario è molto minore a quello calcolato

in teoria, i vertici non raggiungono tutti i legami del

passano solo quelli degli atomi all disloca-

zioni

Qui un materiale la dislocazioni più è deformabile (i dislo-

cazione) possono svillire come un buco da commuori

dislocazioni moneto i vite e a miglio

ad anelle → chiudono su stesse

Vettor di Burger

per contidità si preferisce asociare ad

ogni dislocazione il vettore

è il vettore

di Burger

fa un giro attorno alla disl-

ocazione con il bordo e di riton-

za un atoma, per fa un giro

mu 4 attorno: indietro e siede

con avendo e inudile = il vettore

di Burger più quantita della

forza dovunque per la presenza del

co dislocazione nel reticolo

vett. di dislocazione

per le dislocazione a vite è la stessa

cosa in 3D

se la linea di dislocazione si muove lunga parete m fa lo scro-

ristano, i dipetti è: è dislocazione a vite p orientando le pro i

severo di dislocazione d’atoma: misintale: ha un solo l’disinile

Le dislocaciones spessime sesere > il vettore di Burger, quello a

che v.v. si viti: 6 Vettor di Burger, per questo se incontriano

Anche la dislocazione si nole una commenene piano, passo slip

La diffusione

La presenza di vacante e di atomi interstiziali è alla base del meccanismo della diffusione.

• Autodiffusione: movimento di atomi nel metallo puro
• Interdiffusione: gli atomi di un metallo diffondono nel reticolo di un altro metallo

Un atomo si può spostare se c'è posto vicino.

Possiede energia sufficiente per deformare l'ambiente reticolare, per potersi muovere dalla sua posizione a quella vuota.

Ad alte temperature questo meccanismo avviene più rapidamente perché si formano più vacanze e atomi interstiziali e l'energia posseduta dagli atomi è maggiore.

1° legge di Fick

Descrive la diffusione nello stato stazionario (il flusso di massa non dipende dal tempo, ma solo dall'unità di area e del gradiente di concentrazione).

J = -D   dC/dx

• D = D₀ exp(-Q/RT)
• Dipende dalla temperatura e dalla geometria molecolare

Flusso dimenso:

J = δ/A   dM/dC

Stato non stazionario - il flusso di massa dipende dal tempo (2° legge di Fick)

È più facile la diffusione per atomi interstiziali rispetto a quella per vacanze.

ESERCITAZIONE - prove meccaniche 18/03/2008

• Prove di carattere statico (prova di trazione o di durezza)

La forza cresce linearmente col tempo

la sfera può essere assimilata ad un cono di estese azioni sul materiale da prova Vickers si può usare sempre → adesso di D = 0,357 ∠= 136°

Rockwell

HRB = penetratore è una sfera di acciaio temprato d i 120°

Questo prove non sono assimilabili ad una miscioni perché misurano e il fondamento del penetratore nel materiale

Ecco come svolge la prova:

1. precarico di 10 kg → affondamento leggero
2. si azzera la macchina
3. carico → HRC = 140 kg HRB = 30 kg → affondamento
4. si toglie il carico e si legge l’affondamento

HRB = 130 -_E HC = 100 -_E

_E = unità di misura dell’affondamento 1 _E = 0.002 mm

es. aff = 0,004 mm = 22 HRB = 130 - 2 = 128

La prova Rockwell si usa sempre, ma di preferenza su materiali duri.

PROVA DI RESILENZA:

Questo prova di esami comportiamo material sotto sforzo.

macchina di prova → pendolo di Charpy

provini:→ barrette a sec. quadrato 10x10 lunghi 55 mm (caratteristici de comuni)

nel numero tipi da si differenziano solo per l’intaglio

• Mesnager:
  • ^{R = 1}

n ⇒ indice di incrudimento

L’incrudimento accade sulla deformazione plastica a freddo, e più precisamente aumenta il numero delle dislocazioni e sul loro bloccaggio perché il materiale aumenta il

Meccanismi di rafforzamento

Per rafforzare un materiale si devono introdurre degli ostacoli al moto delle dislocazioni e comunque far crescere il numero delle pagine e la diminuzione della duttilità.

incr. crescente da 10⁶ disl/cm³ a 10^{10 – 1012 disl}/cm³

Per rafforzare un metallo bisogna aumentare il bordo di grano e il moto delle dislocazioni.

1. Si devono avere più nuclei di solidificazione durante il raffreddamento rapido.

Maggiore nucleo solodi poveri nell'orizzonte

2. Per i materiali allotropicci, si fanno più passaggi da una facile di cristallo all’altra, durante questi passaggi si creano bordi di grano (si creano nuovi grani).

01/04/2008

Rafforzare un materiale consiste in media di ostacolare il movimento delle dislocazioni.

• devono creare delle barriere insuperabili per le dislocazioni
• reti intorno di dislocazioni (incrudimento)
• bori di grano
• atomi di elementen alliogenti
• precipitati

Con l'incrudimento aumenta la resustenza, ma si perde duttilità e tenacia. L’area sottom alla curva di trazione è amplia per il materiale incrudito.

Ricottura

Serve per ridare duttilità ad un materiale incrudito; scaldando si attivano altri movimenti e le dislocazioni si cambiano aggiungendo assieme quando incontrano altre dislocazioni di segno opposto creando un reticolo.