Metallurgia Appunti completi

Metallurgia 2019-2020

Metallurgia - sempre in crescita ⇾ Riciclo e riapparmio

Composizione ⇾ Microstrutture ⇾ Processi di produzione

Struttura della superficie ingrandimento superficiale a 25x

Metallografia

• Preparazione → osservazione → interpretazione
• campione → dati

Riconoscimento materiali e trattamento + controllo di processo

Procedura: sezionamento, preparazione, osservazione al microscopio

Tecniche

• Ottica (MO)
• Elettronica
  • SEM fascio di elettroni
  • TEM

Frattografia

Studio della morfologia delle superfici di frattura per individuare le cause di cedimento dei materiali.

Tecniche

• Stereoscopica
• Multifocale
• Elettronica (SEM)

Prove meccaniche per stabilire le proprietà

Individuare i fattori di influenza e le prove utili in fase di progettazione.

• Rigido (stiff)
• Resistente (strong)
• Duttile (ductile)
• Fragile (brittle)
• Tenace (tough)
• Duro (hard)

Prove Meccaniche

• Condizioni
  • Standard
  • Reali
• Tempo di Applicazione del Carico
  • Statiche (cresce lentamente)
  • Dinamiche (valore massimo nullo)
  • Periodiche (varia periodicamente)
  • Creep (costante tempi lunghi alte temperature)

Carico

• Normale (trazione/compressione)
• Tangenziale (taglio)

Tensione Normale (σ) = F/A_o

Deformazione Nominale (ε) = Δl/l_o

Tensione di Taglio (τ) = F_s/A_o

Deformazione di Taglio (γ) = b/d

Prova di Trazione

• Statica, carico uniaxiale crescente
• Combinazione di Duttilità e Resistenza

Provini

La geometria di provini cambia in funzione del materiale

• Risultati indipendenti dalla geometria:
  • l_o = k √A_o e L_o = ndo

Dove:

• EU -> k = 5,65 e n = 5
• USA -> k = 4,61 e n = 4

Geometria dei provini:

• Type A
• Type B
• Type C

Condizioni prova standard:

• v pendolo: 5-7 m/s acciai
• v pendolo: 4-7 m/s leghe
• T provino = 18-22°C

Curva di transizione duttile = fragile

Temperatura di transizione:

• Il minimo alla quale il materiale resta duttile
• (Non tutti)

Si valuta l’aspetto della frattura generata dalla prova.

• Fragile: netta e cristallina
• Transizione o mista
• Duttile: fibrosa e opaca

Questo metodo basato sull'osservazione è detto FATT.

Il T_t è il momento in cui la frattura è 50% duttile e 50% fragile.

Altri criteri:

• Energia assorbita prefissata (es: 27J)
• Temperatura con frattura 50% duttile
• Temperatura media tra frattura duttile e fragile

LÈGHE METALLICHE

• ATOMICA _{(proprietà chimiche e legami)}
• CRISTALLINA _{(disposizione spaziale degli atomi) 10^-10m}
• MICRO-STRUTTURA _{(posizioni di fasi e difetti) 10^-6/10^-3m}

fase ➔ stato della materia omogeneo per composizione chimica e per stato fisico in tutta la sua massa

componenti ➔ spec. indipendenti che compongono le fasi di un sistema

diagramma di stato ➔ mostra quali fasi sono stabili in un sistema in condizioni di equilibrio termodinamico

METASTABILE _{(minimi relativi)}➔INSTABILE➔STABILE_{(minimo assoluto)}

REGOLA DELLE FASI di GIBBS ➔ gradi di (l)ibertà ➔ Ci - F + m

• m. componenti
• m° fasi
• mp variabili fisiche (T, p...)

Lèghe ➔ 2 COMPONENTI (BINARIE) 3 (TERZIARIE)

• LIMITI di SOLUBILITÀ
  • SOLVENTE (>50¹)
  • SOLUTO (<50¹)
  • INSOLUBILITÀ LIMITATA
  • ILLIMITATA
• INTERSTIZIALI
  • spazi vuoti del reticolo (BOHNIG)
• SOSTITUZIONALI
  • più grandi o più piccoli in punti del reticolo (costituendo)

La solubilità reciproca di due metalli è alta se si soddisfano le condizioni di: Hume-Rothery

• stesso tipo di reticolo
• raggio atomico simile (±15%)
• elettronegativtà simile
• stessa valenza

Denitritica

1. Solido T_c:T_s
2. Liquido T>T_s

Denitrite

Le protuberanze crescono più velocemente ...

Tratto di dimensioni note

SDAS = l/m

Si ricava dall'osservazione (micrografie)

... influenza le proprietà meccaniche

Varia da zona a zona ...

Cost

Raffreddamento veloce

Regola di Chvorinov

TS = B * (V/A)ⁿ cost

• Strutture a grano fine
• Strutture a grano grosso

vs

Policristallina equiasica

Difetto di solidificazione

MFLE = funzione di geometria della cricca e modalità di applicazione carico

a: semiampiezza della cricca

Deformazioni Plastiche

• a caldo (To: >0.6)
• a tiepido (To: 0.3/0.5)
• a freddo (To: