Metallurgia e materiali non metallici - Appunti

Nella trasformazione liquido-solido due stadi:

- Nucleazione comparsa di piccoli germi cristallini nel liquido.

- Accrescimento dei nuclei precedentemente formatasi

Questi cristalli vengono chiamati grani e le superfici di contatto tra loro bordi di grano

Il numero di grani dipende quindi dal numero di nuclei di cristallizzazione che dipende da:

• Temperatura iniziale
• Presenza di impurrezze
• Aggiunta di particolari agenti di lega
• Velocità di raffreddamento

La struttura cristallina e le proprietà che contraddistinguono i metalli sono dovute al reticolo metallico

Cristallo = base + reticolo

Esistono solo 4 modi per disporre gli atomi in modo ordinato secondo una geometria retica nello spazio raggruppati in 7 diversi sistemi cristallini

• Cubici
• Esagonali
• Tetragonali
• Romboedrici
• Ortorombici
• Monoclini
• Triclini

- CUBICO SEMPLICE (CS o SC)

n° COORDINAZIONE: 6 ATOMI PER CELLA: 1 LATO DEL CUBO (a): 2R FCA: 0,52 R=RAGGIO ATOMICO

- CUBICO CORPO CENTRATO (CCC o BCC)

n° COORDINAZIONE: 8 ATOMI PER CELLA: 2 LATO DEL CUBO (a): ^4R⁄_√3 FCA: 0,68

- CUBICO FACCE CENTRATE (CFC o FCC)

n° COORDINAZIONE: 12 ATOMI PER CELLA: 4 LATO DEL CUBO (a): ^4R⁄_√2 FCA: 0,74

- ESAONALE COMPATTA (EC o HCP)

n° COORDINAZIONE: 12 ATOMI PER CELLA: 6 a= 2R, h= 1,633 FCA: 0,74

- NOTA

FCA= VOLUME DEGLI ATOMI PER LA CELLA VOLUME DELLA CELLA

Esistono diversi tipi di dislocazione

• A sbalzo
• A vite
• Ad anello

Per mezzo di vacanze e interstizioni le dislocazioni possono cambiare piano verticalmente.

Le dislocazioni si muovono sul piano di massima compattazione, piano di scorrimento del cristallo.

Nota: Le dislocazioni interagiscono molto con i difetti di punto.

Meccanismi di Rafforzamento (Ceramici)

Aumentano la durezza e la resistenza a snervamento a scapito di tenacità e malleabilità.

Incrudimento

Si sottopone il materiale a lavorazione plastica a freddo ottenendo nuove dislocazioni che ostacolano il moto delle precedenti.

Affinamento del Grano

Per limitare il moto delle dislocazioni: bordi di grano sono un ostacolo, quindi materiali con grani piccoli hanno bordi più estesi.

Nota: Non coinvolge tenacità e deformabilità.

CASO PARTICOLARE LEGA EUTETTICA

L

L + A

L + B

A + B

@Te

Te

L

L ->(A + B)

COMPOSTO EUTETTICO

LEGA GENERICA

L

L

L

L

Te

L

L ->(A + B)

COMPOSTO EUTETTICO

DIAGRAMMA DI FACIULLE MISCIBILITA' ALLO STATO SOLIDO

L + A

L + B

A + L

B + L

CURA DI SMISCIOLAMENTO

CURA DI SMISCIOLAMENTO

B+ A

Liquido

Austentite

Austentite + Ledeburite

Ledeburite + Cementite I

Ferrite + Austentite

Ferrite + Ledeburite

Ferrite Perlite

• 2,11
• 4,3
• 6,69
• 1148°
• 727°

La Fatica

La rottura per fatica parte sempre da un difetto o un'anomalia.

Interne

Nota: è riferito al caso teorico ed è assunto di un unico monocristallo di struttura cristallina perfetta che devono essere elencate le principali anomalie.

• Vacanze reticolari (1)
• Dislocazioni
• Struttura policristallina

Incrusioni non metalliche microscopiche e porosità (cavità)

Alcune tipi di rotture a continuità a livello macroscopico

Difetti generali sono di tipo sintetici dislocature come l’esempio di corpi estranei ecc... Difetti che con la concentrazione di tensioni che determinano dalla superficie.

LA FATICA

SCEGLI IL SEGNO QUALI VOI SOSTCELE LA

sollecitazione:

• SPINTO NOMINALE
• A FLESSIONE
• A TORSIONE

σm TENSIONE UNIFICA MEDIA

σa e σa: Valori massime e minim di tensione

σa: interno dell'oscillazione

σ a e σ a:

ANDAMENTO SINUSOIDALE

SECONDO LE LEGGI DI WEHUBL PEOGNI DE VALE DI σa E SIGE UN VALE LE LIMIT DI σ- AL PI SOTTO REL QUALE (O RELEVISA) NON E possibile ottenere la norma Felix quanto Giangere IL NIMICO DELIS OSCILLAZIONI A TAL VALORE LIMIT DI σa DA- NOTE Di liMite DI

σm E TENFERMENQU IL OCZONE UN NUMERO MOLTO SISANE N DI ROTAZIONI (10 EX ACCIAIO 10 EXP CISE LESTEVR)

IL NUMERO ESE LE QUZZE TUE STELE NOTEVER PEI GERA RAVEL UNA GEVLA RECISIONE NEL CALCULE DI LA CHE VIECffektUATA GIMATCAMENTE MEDDIANTE UN DIACALRAM CON SCARA LOGARITMICA

Prove di durezza

• HB Prova Brinell
• HV Prova Vickers
• HRC Prova Rockwell
• HRB Prova Rockwell

Nota

HB e HV si basano sul rapporto carico su superficie, le HR sull’affondamento.

1. Prova Brinell

Specie di acciaio temprato (Resistenza)

Campioni da testare

HB = \( \frac{2 \cdot 0.102 \cdot F}{π \cdot D \cdot \left( D - \sqrt{D^2 - d^2} \right)} \)

_{\( \frac{F}{D^2} \)} = Costante (cambia a seconda dei materiali)

Acciai, C_0.3 = 30 (es: acciai, alluminio e manganese e 10 = 5 (es: piombo))

Tempo di applicazione carico cambia a seconda dei materiali

Acciai, C_0.3 = 5 min

Piombi e Zn = 3 min

\( \frac{d}{D} \) = 0.25 D

h \(\geq\) 2d

l \(\geq\) 1.5d

PROVA DI RESISTENZA ALLA TRAZIONE

CELLA DI CARICO

Provetta

Riscontro

Pacchetto celle

PROVINO A SEZIONE CIRCOLARE (PIÙ USATO)

Fillet: c

Original length: L₀

Gripping length: L_c

PROVINO A SEZIONE RETTANGOLARE

Fillet: c₀

Original length: L₀

Gripping length: L_c

STATO INIZIALE

STATO FINALE

Necking length: S_c

Final gauge length: L_u

Il trattamento di tempera

é un' operazione drastica che induce nel materiale tensioni anche elevante, che possono giungere a deformazioni o rotture dei pezzi.

Il successivo rinvenimento fa diminuire questo pericolo

Poiché la trasformazione austenite-martensite avviene con aumento di volume (l' espansione della zona interna é ostacolata dallo strato superficiale già trasformato, s' induce quindi del materiale questo stato di tensioni che può giungere alla rottura.

Per ovviare a ciò ^MARTEMPERING effettanda in una tempra poco drastica, a Ms (per una quota tale da fare si che l' austenite non subisca durante tale intervallo modifficazioni apprezzabili e nel contempo sia assunto equilibrio termico del pezzo

_{tempra classica}

_martempering