Riassunto studi di fabbricazione

Nomenclatura delle proprietà dei materiali

Duttilità: Capacità di deformarsi sotto carico prima di giungere a rottura.

Fragilità: Incapacità a deformarsi sotto carico e giungere ad improvvisa rottura.

Resilienza: Capacità di un materiale di resistere a sollecitazioni impulsive.

Tenacità: Capacità di assorbire energia spendendola nella sua deformazione.

Malleabilità: Capacità di subire grandi deformazioni plastiche senza manifestare forti incrudimenti.

Incrudimento: Se si annulla il carico applicato dopo che il livello di tensione ha superato la tensione di snervamento Y, la curva di tensione deformazione segue una linea retta avente la stessa pendenza del tratto elastico. Equazione di Hollomon.

La curva di tensione deformazione reale viene approssimata:

K = Fattore resistenza

n = coefficiente di incrudimento

L∈=ln =ln (1−e) "Tensione di deformazione reale"

L0 "Hollomon"

n∈=Kσ Coefficiente di

“Prova di Compressione

L’attrito è un parametro fondamentale e può causare il fenomeno dell’imbarilimento determinato dalla resistenza allo scorrimento sulle superficie a contatto, il che può rendere difficile trovare la curva tensione-deformazione:

1. La sezione varia lungo l’altezza del campione
2. L’energia dissipata in attrito determina un incremento della forza necessaria per la deformazione
3. È importante temere controllata la lubrificazione per avere deformazioni uniformi

Velocità di deformazione ingegneristica: N.B. v sta per la velocità del processo

−νe= [s ]^-1h₀

Velocità di deformazione reale:

−v=ε [s ]^-1h

Prova di durezza

La durezza è la resistenza che un materiale pone alla sua penetrazione.

Brinell HB Consiste nel far penetrare una sfera di acciaio di diametro D con forza F (carico di prova)

Carico applicato per (10 – 15s)

Scarico

Esame

dell'impronte

2 0.102 FkDF = k "indica il tipo di materiale" HB = S0.102

La prova può essere ripetuta solo tra indentazioni geometriche simili

La larghezza dell'impronte permette di uniformare le differenze locali

Poco sensibile alla rugosità

La relativamente grande impronta rende spesso il particolare inutilizzabile

Non utilizzabile su materiali troppo sottili

Adatta per materiali teneri

Vickers: simile alla prova Brinell eccetto per il penetratore che è un diamante.

0.102 F F= =0.1891HV S 2d

Il diamante permette di provare ogni tipo di materiale

Dal punto di vista geometrico il confronto tra le impronte è più affidabile F/d

Troppo sensibile allo stato superficiale del materiale che deve essere lucidato

Rockwell HRB: Indica la penetrazione di una sfera o cono nel materiale.

1) Applicazione del precarico (10kg)

2) Applicazione carico di prova

3) Sottrazione del carico di prova

Lettura della

penetrazione residuaHRB = 130 – 500 eRispetto alle precedenti è estremamente rapida e di lettura diretta

• Meno precisa delle altre
• Indentazione molto piccola
• Non posso usare la stessa scala per materiali diversi

Knoop (HK):Piramide a base romboidale

• L’impronta è molto piccola (occorre un microscopio)
• Prova la micro-durezza, si possono valutare i singoli cristalli del materiale
• La massa applicata può variare da 25g a 5kg

Prova di tenacità all’urto (Charpy)Impatto con una mazza alla estremità di un pendolo un provino

• Viene misurata l’energia assorbita nell’impatto
• U = MgH [J] “Energia posseduta dalla mazza”
• L = Mg ( H – h ) [J] “Lavoro compiuto per rompere il provino”
• L 2K = [J/mm ]S 0

La temperatura influisce molto nella tenacità all’urto, infatti presenta un brusco calo inun intervallo di temperatura detto “temperatura di

transizione”Materiali FerrosiLeghe Ferro Carbonio Acciaio dolce (da 0.008 a 0.1% di C) Acciaio (da 0.1 a 2.11% di C) Ghisa (2.11 a 6.67% di C) può essere raffinata o rifusa. Acciaio: Lega di ferro e carbonio Non leganti: le loro qualità caratteristiche dipendono solo dalla quantità di carbonio presenteLeganti: Oltre al carbonio hanno altri elementi di lega in quantità tali da influire notevolmente sulle proprietà meccaniche e tecnologicheInossidabili: con nickel < 2.5%, >=2.5% Designazione UNI Acciai1. Gruppo I: In base alle proprietà meccaniche1.1. Simbolo Fe + [*] + carico di rottura + [**]1.2. Simbolo Fe + [*] + E + carico di snervamento + [**]* utilizzo (G per i getti)** Simbolo chimico e/o trattamento termicoFe G 450 TD (acciaio per getti con carico di rottura di 450, normalizzato) Fe E 350 Mn TD (acciaio con carico di snervamento di 350 al manganese, normalizzato)2. Gruppo II.1: Acciai non

leganti2.1.C + percentuale di carbonio x 100 + indicazioni

C 10 TE (acciaio non legante con carbonio al 0.1%, normalizzato e con rinvenimento di distensione)

C 150 KU TB (acciaio non legante C al 1.5%, allo stato di ricottura coassiale)

3. Gruppo II.2: Percentuale di carbonio x 100 + simboli chimici leganti + % secondo la tab

4. Gruppo II.3: Simbolo X + % di C x 100 + simboli chimici degli elementi presenti + percentuale media degli elementi presenti

Es.X10C N 1808 = acciaio legato con C 0.1%, Cr al 18%, N al 8% r i i

X80WC 1810KUTE = acciaio legato da utensile con C 0.8%, W 18%, C al 10%, allo stato di trattamento termico di normalizzazione

Ghisa

Lega di ferro – carbonio con carbonio tra il 2.11% ed il 6.6%. il carbonio nella ghisa può assumere forma di cementite se combinato con il ferro oppure grafite se allo stato libero.

Ghisa Grigia: il carbonio in distribuzione uniforme sotto forma di grafite lamellare che conferiscono la capacità di smorzamento

attrito interno, è debole alla trazione e resistente alla compressione.

Ghisa Bianca: carbonio sotto forma di carburo di ferro Fe C (cementite), presenta una struttura argentea, fragile ed è molto difficile da lavorare. Si ottiene attraverso un rapido raffreddamento della ghisa grigia ed è usata per macchinari tipo rulli.

Ghisa malleabile: ottenuta dalla ghisa bianca attraverso una ricottura prolungata a circa 800 – 900°, è molto duttile ed utilizzata in ambito ferroviario.

Ghisa Sferoidale: ghisa grafitica dove la grafite non assume forma lamellare ma globulare che la rende simile all’acciaio con medio tenore di carbonio quindi ha sia i pregi della ghisa grafitica che dell'acciaio.

Il Rame: Materiale NON ferroso e puro 99.9% ha proprietà meccaniche estremamente basse, se purificato per via elettrolitica è usato in ambito elettrico.

Solidificazione dei metalli puri: Hanno un punto di solidificazione o fusione ben definito, i metalli.

Sono costituita da molti cristalli orientati detti (grani). In genere più è alta la velocità di raffreddamento e più piccole sono le dimensioni dei grani. I grani grandi sono associati a bassa resistenza meccanica, bassa durezza ed elevata duttilità, i bordi dei grani influenzano la fragilità del materiale.

Martensite

Per alte velocità di raffreddamento gli atomi di Fe e di C non hanno tempo di muoversi e la trasformazione avviene di scatto, alterando tutte le forze interatomiche e le distanze ottenendo un reticolo tetragonale a corpo centrato.

Trattamenti termici TT

Per TT si intende la successione di operazioni mediante le quali un metallo viene assoggettato al di sotto del punto di fusione.

Ricottura TC: serve per ripristinare le proprietà originali di un componente per aumentare la duttilità, ridurre la durezza e la resistenza meccanica.

Normalizzazione TD: elimina gli effetti dei precedenti TT, raffreddamento molto rapido e

La microstruttura finale è simile a quella di ricottura ma i cristalli di perlite sono più fitti in quanto ho la velocità di raffreddamento più veloce.

Tempra diretta: lo scopo è ottenere la MARTENSITE per aumentare R ed H, il pezzo è sottoposto a forti shock termici, deformazioni e cricche per ovviare a questo inconveniente si ricorre alla tempra scalare.

Tempra scalare: minori tensioni e deformazioni quasi nulle rispetto alla tempra diretta.

Tempra isoterma: Si ottiene direttamente delle strutture bainitiche caratterizzate da un buon compromesso resistenza - tenacità.

Rinvenimento: lo scopo è modificare la struttura martensitica per attenuare tensioni e fragilità.

Distensione: lo scopo è attenuare le tensioni residue mentre la percentuale di martensite non cambia.

Bonifica TF: sequenza di tempra e rinvenimento.

Bonifica Isoterma: meno drastica della tempra isoterma ed il risultato è una

struttura intermedia non martensitica molto tenace e dura

Acciai da bonifica: sono caratterizzati dal TT di tempra e rinvenimento di circa 600°C il quale conferisce una struttura martensitica rinvenuta dotata di un buon rapporto tra resistenza e tenacità. Sono adatti a sopportare sforzi, urti, vibrazioni. (0.22% - 0.65% C) + eventuali elementi di lega (Cr, Ni, Mn, Mo, V)

Difetti dei TT:

1. Ossidazione e decarburazione
2. Spaccatura di riscaldamento
3. Surriscaldamento