Metallurgia e materiali non metallici - Appunti

NEGLI STADI DI TRASFORMAZIONE LIQUIDO-SOLIDO DUE FASE:

• NUCLEAZIONE COMPARSA DI PICCOLI DOLCI CENTRI NEL LIQUIDO.
• ACCRESCIMENTO DEI NUCLEI CONSEQUENTEMENTE FORMATISI.

QUESTI SCACCULI VIENI 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 IMPUREZZE
• AGGIUNTA DI PARTICOLARI SOLUZIONI DI LEGA
• VELOCITA DI RAFFREDDAMENTO

LA STRUTTURA CRISTALLINA E LE PROPRIETÀ CHE CONTRADDISTINGUONO I METALLI SONO DOVUTE AL LEGAMENTO METALLICO.

CRISTALLO = BASE + RETICOLO

ESISTONO 14 MODI PER DISPORRE GLI ATOMI IN MODO ORDINATO SECONDO UNA GEOMETRIA RITROVATA NELLO SPAZIO RAGGRUPPATI IN 7 DIVERSISISTEMI CRISTALLINI:

• CUBICI
• TETRAGONALE
• ORTOROMBICO
• MONOCLINICO
• TRICLINICO
• ESAGONALE

Nella trasformazione liquido-solido due stadi:

• Nucleazione: comparsa di piccoli germi cristallini nel liquido.
• Accrescimento dei nuclei precedentemente formatisi.

Questi cristalli sono 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 impurezze
• Aggiunta di particolari elementi di lega
• Velocità di raffreddamento

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

Cristallo = base + reticolo

Esistono solo 14 modi per disporre gli atomi in modo ordinato secondo una geometria ripetuta nello spazio raggruppati in 7 diversi sistemi cristallini (reticoli di Bravais):

• Cubici
• Monoclinici
• Esaonali
• Romboedrici
• Tetragonali
• Triclinici
• Ortombici

- Cubico Semplice (CS o SC)

N° Coordinazione: 6Atomi per cella: 1Lato del cubo (a): 2RFCA: 0,52

Cubico Corpo Centrato (CCC o BCC)

N° Coordinazione: 8Atomi per cella: 2Lato del cubo (a): _4R/^√3FCA: 0,68

Cubico Facce Centrate (CFC o FCC)

N° Coordinazione: 12Atomi per cella: 4Lato del cubo (a): _4R/^√2FCA: 0,74

Esagonale Compatta (EC o HCP)

N° Coordinazione: 12Atomi per cella: 6a = 2Rh = 1,633FCA: 0,74

Nota

FCA = _{Volume degli atomi per cella}/^{Volume della cella}

INDICI DI MILLER

SISTEMA PER DESCRIVERE DIREZIONI E PIANI IN UN RETICOLO DI BRAVAIS

DIREZIONE [u v w]

PIANO (h k l)

FAMIGLIA DI DIREZIONI: < u v w >

FAMIGLIA DI PIANI: { h k l }

DIFETTI PUNTIFORMI

1. VACANZE

   MANCA UN ATOMO, A TEMP AMBIENTE SONO POCHE, AUMENTANO CON LA TEMPERATURA

2. ATOMO AUTOIMPIANTATO

   UN ATOMO SI INFILA NEL PROPRIO RETICOLO FUORI DALLO SCHEMA, NELL'INTERSTIZIA UN ATOMO SI CACCIA.

3. (ASSUNTA DI UN SECONDO ELEMENTO)

4. SOLUZIONE SOLIDE DI SOSTITUZIONE

   ATOMI DEL SOLUTO SI COLLOCANO PARZIALMENTE NELLE POSIZIONI RETICOLARI ORDINARIE DEL RETICOLO CRISTALLINO DEL SOLVENTE

5. SOLUZIONE SOLIDE INTERSTIZIALI

   ATOMI DEL SOLUTO VANNO AD OCCUPARE GLI INTERSTIZI FRA GLI ATOMI DEL CRISTALLO PRIMITIVO

Composti intermetallici

Le posizioni nel reticolo cristallino sono occupate in modo ordinato da atomi di metalli diversi

Composti interstiziali

Atomi di un elemento si sistemano disordinatamente negli interstizi di un reticolo metallico base

La diffusione

Attraverso la presenza di vacanze ed interstiziali è possibile spiegare la diffusione all’interno di un solido cristallino

• Diffusione per vacanze: atomi migrano occupando posizioni lasciate libere per la presenza di vacanze. Aumentando la temperatura del metallo aumentano le vacanze e quindi la diffusione
• Diffusione attraverso gli spazi interstiziali l’atomo si muove da una posizione interstiziale all’altra.

Deformabilità e Dislocazioni

Deformazioni

• Elastiche: Disposizioni del reticolo cristallino che si annullano all'annullarsi dello sforzo.
• Plastiche: Scorrimento dei reticoli su determinati piani permanenti.

La deformabilità del corpo cristallino risulterà tanto maggiore quanto maggiore è il numero dei sistemi di piani di facile scorrimento.

La deformabilità dipende quindi dal reticolo cristallino.

Si osserva che lo sforzo di taglio richiesto per uno scorrimento di piano e quindi una deformazione plastica è molto minore di quello teorico (reticolo privo di difetti).

Esiste infatti un difetto di linea: disloc