Metallurgia - domande di teoria

Domande di teoria

1. Prova meccanica di durezza

Descrivere sinteticamente in cosa consiste una prova meccanica di durezza. Indicare le differenze tra le diverse scale di durezza: scala Brinell, Vickers e Rockwell.

2. Prova meccanica di trazione

Descrivere le generalità della prova meccanica di trazione. Definire le caratteristiche meccaniche ottenute al termine della esecuzione della prova e la loro importanza nella caratterizzazione dei materiali metallici.

3. Caratteristiche dei vetri

Descrivere le principali caratteristiche e proprietà dei vetri, in particolare evidenziando cosa distingue i vetri dai materiali ceramici.

4. Proprietà dei polimeri termoindurenti

Descrivere le principali proprietà dei polimeri termoindurenti, specificare in particolare cosa distingue questi materiali dai polimeri termoplastici. Disegnare un diagramma E-T in funzione dei parametri ritenuti di interesse per questa tipologia di polimeri.

5. Prova Charpy KV

Descrivere in cosa consiste la prova Charpy KV. Indicare quale caratteristica meccanica dei materiali è in grado di valutare. Illustrare schematicamente con un apposito diagramma qualitativo cosa accade agli acciai nella esecuzione di questa prova al variare della temperatura di prova.

6. Solidificazione dei metalli

Descrivere in forma schematizzata come avviene il fenomeno della solidificazione dei metalli e la loro configurazione dei reticoli di base (cubico semplice, CCC e CFC).

7. Difetti reticolari dei metalli

Descrivere quali sono i principali difetti reticolari dei metalli.

8. Proprietà dei polimeri

Commentare le principali proprietà dei polimeri. Specificare, in particolare, cosa distingua i polimeri termoplastici da quelli termoindurenti. Per un polimero termoplastico, descriverne il comportamento meccanico in prova di trazione in funzione delle diverse temperature.

9. Meccanismi di rafforzamento dei metalli

Descrivere i principali meccanismi di rafforzamento dei metalli e leghe metalliche.

10. Difetti di linea nei metalli

Descrivere in forma schematica quale ruolo abbiano i difetti di linea tipo dislocazioni nella micro-meccanica della deformazione elastica e plastica nei metalli.

11. Materiali ceramici

Descrivere le generalità dei materiali ceramici, caratteristiche meccaniche e fisiche e principali applicazioni. Spiegare le sostanziali differenze che esistono tra un reticolo cristallino di un materiale ceramico e di un materiale metallico.

12. Costituenti strutturali degli acciai

Descrivere quali sono i costituenti strutturali degli acciai che si formano in condizioni di equilibrio (i.e. identificabili sul diagramma Fe-C) e di non equilibrio all’aumento della velocità di raffreddamento.

13. Diagrammi TTT e CCT

Illustrare schematicamente, con un esempio, cosa sono e a cosa servono le due tipologie di diagrammi TTT e CCT.

14. Trattamenti termici degli acciai

Elencare ed illustrare schematicamente quali sono i principali trattamenti termici industriali degli acciai.

15. Cementite nei metalli

Illustrare le differenze esistenti tra i tre diversi costituenti strutturali: cementite I, cementite II e cementite III che si formano durante la solidificazione ed il raffreddamento delle diverse leghe Fe-C.

16. Prova di temprabilità degli acciai

Descrivere la prova di temprabilità degli acciai e i risultati ottenibili con un esempio di due tipologie di acciai, uno al solo carbonio ipo-eutettoidico ed un acciaio debolmente legato al CrMo.

17. Acciaio autotemprante

Illustrare le generalità di un acciaio autotemprante, specificando le caratteristiche essenziali della sua classe di appartenenza.

18. Acciaio da bonifica

Illustrare le generalità di un acciaio da bonifica, specificando le caratteristiche essenziali della sua classe di appartenenza.

19. Acciaio da cementazione

Illustrare le generalità di un acciaio da cementazione, specificando le caratteristiche essenziali della sua classe di appartenenza.

20. Acciaio da nitrurazione

Illustrare le generalità di un acciaio da nitrurazione, specificando le caratteristiche essenziali della sua classe di appartenenza.

21. Acciaio per molle

Illustrare le generalità di un acciaio per molle, specificando le caratteristiche essenziali della sua classe di appartenenza.

Risposte

1. Prova meccanica di durezza

La prova meccanica di durezza consiste nel misurare la tendenza di un materiale a lasciarsi penetrare da un altro materiale più duro. Esistono diverse tipologie di prove di durezza che variano a seconda della tipologia del penetratore utilizzato e dal metodo con cui vengono presi in esame i parametri al fine di calcolare i valori di scala. Per la scala Brinell (HB) si utilizza un penetratore sferico in acciaio temprato: per via della tipologia di materiale impiegato, essa viene utilizzata solo per calcolare la durezza di materiali non troppo duri (fino a 450 HB), al fine di evitare eventuali deformazioni del penetratore stesso. La prova Vickers (HV) utilizza invece un penetratore in diamante sintetico, solitamente di forma piramidale a base quadrata. Entrambe le scale basano i propri risultati e valori sul rapporto tra la forza applicata dal penetratore sul materiale (generalmente stabilito dalla norma) e l'area di indentazione. Diversamente dalle precedenti, la scala Rockwell sfrutta come parametro base quello dell'affondamento, che misura il dislivello del penetratore nel materiale in situazioni di carichi differenti. Esistono diverse tipologie di prove Rockwell, solitamente prevedono l'impiego di penetratori a forma sferica (acciaio) o forma conica (diamante sintetico).

2. Prova meccanica di trazione

La prova di trazione consiste nel tendere progressivamente un campione detto provino. Esso è composto da due afferraggi, le zone terminali vincolate alla macchina, i quali hanno sezione maggiore rispetto al tratto utile ovvero la parte di sezione minore locata tra gli afferraggi dove deve avvenire la deformazione. La macchina consiste di due traverse, collegate agli afferraggi, che si muovono con velocità costante, un afferraggio è collegato alla cella di carico ovvero l’organo che misura la forza applicata, mentre l’allungamento del provino viene misurato dall’estensimetro. Nella prova si possono distinguere tre periodi:

• Periodo elastico: deformazioni permanenti piccolissime, tg(alfa)=modulo di Young (E), maggiore è E a parità di sforzo sigma maggiore è la rigidezza del materiale.
• Periodo delle grandi deformazioni: periodo delle deformazioni plastiche evidenti.
• Periodo della strizione: rottura. Dopo la rottura si misura l’allungamento percentuale a rottura A% che è direttamente proporzionale alla duttilità del materiale.

3. Caratteristiche dei vetri

I vetri sono solidi amorfi, chiamati "liquidi super-raffreddati", vengono classificati in base alla loro composizione chimica:

• Di silice sodico-calcici (temperatura massima di impiego <300°).
• Di silice (poco deformabili ma resistono fino a 1000°).
• Al borosilicato.

Una delle loro caratteristiche principali è la loro trasparenza: è possibile grazie ad una distanza elevata tra i diversi livelli energetici degli elettroni, in questo modo i fotoni riescono ad oltrepassarli.