Risposte alle domande teoriche dell'appello di Tecnologia dei materiali

Rottura a fatica

Descrizione della prova e analisi risultati

La frattura a fatica rappresenta un tipo di frattura che si verifica in strutture sottoposte a sforzi dinamici, cioè sforzi variabili nel tempo. In questi casi è possibile che il cedimento si mostri a livelli di sforzo nettamente inferiori alla rottura o al limite di snervamento. Tipi di rottura del genere si verificano dopo lunghi periodi di ripetuti cicli di sforzi o deformazioni. La fatica è inoltre la causa principale della rottura dei metalli. Le rotture per fatica sono spesso improvvise, catastrofiche e insidiose e si manifestano in maniera molto simile alla rottura fragile, in quanto si ha una scarsa deformazione plastica associata alla rottura.

Il processo avviene per innesco e propagazione di cricche e in genere la superficie di frattura risulta perpendicolare alla direzione lungo la quale si applica lo sforzo. Il processo di determinazione inizia sottoponendo il provino a uno sforzo ciclico con ampiezza di carico massimo (σ max) relativamente grande. Viene contato il numero dei cicli a rottura e riportato in funzione del carico per ogni provino. Più il carico è alto meno cicli regge. Per alcune leghe di titanio la curva Sforzo-Cicli diviene orizzontale per alcuni valori di N, esiste quindi un livello di sforzo limite detto limite di fatica al di sotto del quale la mia rottura non può avvenire.

La vita a fatica rappresenta il numero di cicli che provoca rottura a un determinato carico ed è variabile nel grafico S-N. La propagazione della cricca avviene attraverso 3 fasi:

• Innesco della cricca: si forma la cricca nel punto dove si verifica un’elevata concentrazione di sforzo.
• Propagazione della cricca: la cricca avanza ad ogni ciclo di carico.
• Frattura finale: la frattura si verifica rapidamente una volta che la cricca raggiunge dimensioni critiche.

Trattamenti termici acciai

Descrivere la temprabilità

Il trattamento di tempra consiste in una completa austenitizzazione dell’acciaio, seguita da un rapido raffreddamento al fine di ottenere una struttura completamente martensitica. Il raffreddamento può essere effettuato in acqua, soluzioni saline, olio, metalli fusi, aria soffiata oppure più semplicemente aria. La scelta del suo mezzo temprante dipende dalla sua attitudine alla tempra. L’influenza della composizione della lega sulla capacità di un acciaio di trasformarsi in martensite è espressa da un parametro chiamato temprabilità. Però, ogni acciaio ha una specifica relazione tra le proprietà meccaniche e la velocità di raffreddamento.

Un acciaio con una elevata temprabilità è un acciaio che si indurisce, ovvero forma martensite, non solo sulla superficie ma anche in profondità. La temprabilità viene studiata e valutata tramite la prova di profondità di tempra Jominy. Tale prova ha come obiettivo quello di dare indicazioni globali sulla temprabilità di un acciaio, mediante l’impiego di una provetta normalizzata e di condizioni di tempra standardizzate. Con questa procedura vengono mantenuti costanti tutti i parametri che possono influenzare la profondità a cui un pezzo indurisce. Viene mantenuta variabile la sua composizione di lega. La procedura prevede l’austenitizzazione del provino cilindrico a una determinata temperatura.

Metodi di rafforzamento dei materiali metallici

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Durezza dell'acqua

Addolcimento

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