Riassunto del Corso di Tecnologia dei materiali

ALTRO TIPO DI CLASSIFICAZIONE:

• Controllo tecniche produttive (base, qualità, speciali)
• Composizione (legati, non legati)
• Proprietà (resistenza corrosione)
• Applicazione (da costruzione, da costruzione speciale, da utensili, inox)

DESIGNAZIONE UNI EN 10027-1:

Designazione alfanumerica acciai:

• Gruppo 1 = acciai de niti in base all'impiego e caratteristiche sco-meccaniche = gruppo acciaio, caratteristiche meccaniche, resilienza e caratteristiche siche => LETTERA (impiego) + cifra (caratteristica meccaniche) + RESILIENZA + CARATTERISTICHE FISICHE
• Gruppo 2 = acciai de niti in base alla loro composizione chimica => in base a elementi presenti nell'acciaio => acciai non legati (100% carbonio, lettera C, nessun impiego e nessuna residenza garantiti), acciai legati con tenore di altri elementi in lega inferiore al 5% (lettera G, +alto fattore moltiplicativo - qualità lega), acciai legati con tenore di altri elementi in lega

maggiore del 5%(lettera x). => LETTERA+PERCENTUALE DICARBONIO*100+ELEMENTI (ordine decrescente)CONC. ELEMENTI*FATTOREACCIAI INOX = estremamente resistenti a corrosione=> elemento lega principale = cromo• (minimo 12% in soluzione=> sennò carburi di cromo= acciai sensibilizzati= sensibili allacorrosione=> vaiolatura)=> migliora corrosione con nichel ecc. => classi cati in base allamicrostruttura (dipende da percentuali relative degli elementi Ni e Cr):

1. Acciai inossidabili martensitici = possono essere trattati termicamente = ilmicrocostituente primario sia la martensite. Le aggiunte di elementi di lega inconcentrazioni signi cative => alterazioni diagramma di fase ferro-carburo di ferro. Sonomagnetici=> temprati rinvenimento
2. Acciai inossidabili austenitici = oltre al cromo => alta quantità di nichel=> NONtransizione duttile-fragile = non così sensibili alla temperatura= anche a bassetemperature materiale molto duttile e con

alta resilienza. => no trattamenti termici e incrudimento

3. Gli acciai inossidabili ferritici = composti solo da grani di ferrite α = possono essere incruditi e poi ricristallizzati per ottenere grani ni => nichel è presente in piccole quantità a vantaggio del cromo=> presenza del cromo modi ca la temperatura di transizione duttile-fragile. Sono magnetici=> solo incrudimento

4. Gli acciai inossidabili duplex = struttura austeno-ferritica = egregie proprietà meccaniche come alta resistenza a corrosione. Non sono molto utilizzati poiché molto costosi. Pagina 16

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5. Acciai inox stabililizzati= oltre al cromo ci si mette altri elementi con cui si possono formare carburi=> come titanio

ACCIAI PATINABILI (cor-ten) = resistenza inferiore a inox ma buona resistenza a corrosione=> specie di vernice che il materiale sviluppa da solo (colore ruggine)=> fatti con piccola aggiunta di materiale di lega

GHISE

= carbonio superiore a 2,14% => temperature fusioneinferiore a acciai => facili da lavorare per fusione => sono moltofragili=> cementite = certe condizioni = si decompone in ferrite alfae gra te = diagramma esteso no a 100%= fase ricca carbonio ègra te invece che cementite => tendenza a formare gra te dipendeda composizione e velocità di raffreddamento (temperature più bassedurante solidi cazione)=> vari tipi di ghise:- Ghisa grigia = contenuto carbonio silicio varia tra 2,5%-4%e 1%-3%=> gra te = occhi immersi in fase alfa o perlite(causano aspetto grigio)=> deboli e fragili ( occhi estremitàfragili) se sottoposte a trazione=> resistenti e duttili sesottoposti a compressione=> ef caci nello smorzamento di vibrazioni => resistenti all’usura=> Illiquido riempie facilmente tutto lo spazio= quando si solidi ca si ritira e gli oggetti vengono sempre unpo’ piu piccoli= la ghisa ha poco ritiro e buona

colabilità => hanno poco attrito- Ghisa duttile/nodulare = aggiunta piccola quantità di magnesio e/o cerio a ghise grigie al momento della colata=> microstrutture differenti=> proprietà meccaniche diverse=> gra te, sotto forma di noduli o particelle sferiche=> circonda tali particelle perlite o ferrite, a seconda del trattamento termico=> molto più resistenti e duttili rispetto alle ghise grigie.- Ghisa bianca = basso contenuto di silicio e carbonio (massimo 2,5%) => ottenute con velocità di raffreddamento elevata=> carbonio è presente sotto forma di cementite invece che di gra te=> superficie di frattura = bianca lucente => Può succedere che per alti spessori => presente solo in uno strato superficiale entro il quale sono realizzate condizioni di raffreddamento rapido=> strati più interni si raffreddano più lentamente= ghisa grigia => grande quantità di cementite = dure e fragili= NON

lavorabili=> Utilizzo limitato ad applicazioni che richiedono super ci molto dure, resistentiall’usura e senza duttilità. => spesso utilizzate come intermedi per la produzione di ghisemalleabili = Riscaldando le ghise bianche a temperature comprese tra 800°C e 900°C per periodi ditempo prolungati in atmosfera neutra =decomposizione cementite in gra te= si separa in forma diraggruppamento= microstruttura simile a ghise nodulari= resistenza relativamente alta = duttili emalleabili=

GHISE MALLEABILI- Ghisa vermicolare = carbonio = sotto forma di gra te= formazione è permessa dalla presenza disilicio=(1.7 a 3%) => carbonio ( 3.1 e 4.0%)=> microstruttura= intermedia tra ghise grigie enodulari=> Per evitare la formazione di gra te a spigoli vivi (riduce la resistenza a frattura e fatica)=>aggiungono magnesio e/o cerio.

2. Leghe non ferrose => limitazioni leghe ferrose = densità alte, conducibilità elettrica bassa

suscettibilità alla corrosione negli ambiti più comuni => per alcuni utilizzi = leghe non ferrose => leghe da lavorazione plastica = deformate meccanicamente => leghe da fonderia = impiegate per getti (fragili) => una lega è trattabile quando sue proprietà sono migliorabili mediante indurimento per precipitazione o trasformazione martensitica

PRODUZIONE GHISE: acciai si producono in altoforno = forno con temperature altissime => in alto cappello permette di entrare alle materie lasciando entrare pochissimo ossigeno => parte bassa = griglia che fa passare solo liquido => oggetti ghisa = si fanno per fonderia

Materiale ferroso = preso nella cava => macinato e inserito nell’altoforno => non è metallico ma è un prodotto di reazione = nel caso del ferro ci sarà un elemento con cui ha reagito in natura = ossido di ferro (materiale ceramico con legami ionici quindi non è deformabile e non conduce corrente)

non duttile e malleabile)

• Si fornisce energia all'ossido di ferro nell'altoforno => ci deve essere un elemento che permette all'ossigeno di preferire di legarsi ad esso invece che al ferro che deve essere solo => si usa il carbonio sotto forma di carbon fossile => il carbonio ha una grande affinità e legandosi con l'ossigeno forma CO2.

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• La miscela di carbonio e ossido di ferro va accesa => ci sono dei sofatori => bruciando a contatto con l'ossigeno => l'anidride carbonica sale

• Bocca=400°C
• Tino conico= si leva l'ossigeno = 500°C-900°C => C+CO2=2CO => monossido di carbonio (quando c'è poco ossigeno) => Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 (c'è tanto carbonio in questa zona e ferro metallico reagisce con esso) => Fe+C=FeC
• Ventre= si rende liquido il materiale ferroso 950-1350°C
• Sacca= 135-2000°C

Crogiolo => essendo liquido cade nel crogiolo =1600°C

Convertitore => liquido con un elevatissima quantità di carbonio => bussolotto in cui soffoco con un compressore => l'ossigeno dell'aria reagisce con il carbonio perché C ha un elevata affinità, più alta di Fe => in questo modo la CO2 esce => in questo modo si formano delle amme che bruciano finché c'è carbonio => in un processo fatto bene viene fuori un ferro senza carbonio => questo processo costa poco perché l'aria è gratis.

Controindicazioni => nell'aria c'è azoto che tende a reagire con il ferro formando dei nitruri di ferro = caratteristiche di fragilità all'acciaio => al posto di utilizzare aria quindi vengono messe delle bombole di ossigeno

Colata continua => viene fatto colare il materiale in tubo raffreddato con acqua nebulizzata = bordi cominciano a solidificarsi e interno

materiale metallico per ottenere una forma desiderata. La forgiatura può essere eseguita a caldo o a freddo, a seconda delle caratteristiche del materiale e del risultato finale desiderato. - La forgiatura a caldo viene eseguita a temperature elevate, in modo che il materiale sia duttile e facilmente deformabile. Questo processo consente di ottenere grandi deformazioni e ripeterle più volte, se necessario. Tuttavia, a causa delle alte temperature, il metallo tende ad ossidarsi sulla superficie, rendendo necessario un accurato controllo delle condizioni di lavorazione. - La forgiatura a freddo, invece, viene eseguita a temperature ambiente o leggermente superiori. Questo processo comporta un incremento della resistenza del materiale e una diminuzione della sua duttilità. Tuttavia, la lavorazione a freddo consente di ottenere una migliore finitura superficiale rispetto alla forgiatura a caldo, nonché migliori proprietà meccaniche. Tuttavia, è una procedura più costosa e scomoda da eseguire. In entrambi i casi, la forgiatura è un processo di deformazione plastica che supera il limite di snervamento del materiale, consentendo di ottenere forme complesse e precise. Questo processo è ampiamente utilizzato nell'industria per la produzione di componenti in acciaio per vari utilizzi.singolo elemento => percussioni ripetute => compressione continua => a stampo chiuso (forza esterna = metallo è costretto a deformarsi nel volume racchiuso dai due elementi dello stampo) o a stampo aperto (impiegati due elementi geometrici semplici => effettuata su grandi pezzi) = forma voluta => grani ben definiti => migliore combinazione di proprietà meccaniche. • LAMINAZIONE: si fa passare i prodotti metallici attraverso due rulli => riducono spessore tramite sforzi di compressione => A caldo = minore incrudimento = minore lavoro e spesa di energia = prodotto più fine (fenomeni di ritiro) meno preciso e con finitura superficiale minore => lavorazione a freddo incrudisce il materiale = aumenta resistenza = maggiore lavoro e dispendio energetico = pezzi più raffinati e precisi. • ESTRUSIONE: spinto ad alta pressione attraverso una matrice di forma complessa => pistone => riduzione di sezione e una forma pari a quella desiderata => estrusione diretta (attrito)

oggetto-pareti del contenitore (aumenta forze richieste) ed estrusione indiretta (attrito limitato)