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MATERIALI METALLICI
Nei materiali metallici abbiamo atomi di metalli con possibile aggiunta di atomi nonmetallici (materiale inorganico), tenuti insieme dal legame metallico.
Il legame metallico è un legame forte dove gli atomi sono sistemati in una struttura cristallina in cui gli elettroni di valenza vengono condivisi da tutti gli atomi presenti (nube elettronica).
Gli elettroni liberi rendono il materiale un buon conduttore elettrico e termico.
- Essendo un legame forte si ha un alto modulo di elasticità.
- Legame che se rotto si riesce a riformare con facilità (materiale duttile).
- Legame non direzionale, consente agli atomi di essere sistemati nello spazio anche molto ravvicinati (alta densità).
Metodi di ra orzamento
Ra orzare un metallo significa fare in modo che lo sforzo di snervamento e lo sforzo a rottura aumentino.
Incrudimento: deformazione plastica a freddo, senza dar modo al materiale di ricristallizzarsi. Provoca un aumento
Delle linee di dislocazione all'interno del materiale, se sono tante si muovono con più di coltà, necessitando di uno sforzo maggiore per poterlo deformare plasticamente. Più dislocazioni = materiale più resistente (sia metalli puri che leghe).
Grano cristallino: I singoli cristalli sono come "tessere di mosaico" che compongono il materiale, di solito sono tutte orientate in modo differente. La zona di transizione tra un grano cristallino e l'altro (bordo di grano) forma un ostacolo al movimento delle dislocazioni. Quindi, per rafforzare il metallo, è utile aumentare la zona di bordo grano. Se ho grani piccoli (a temp. ambiente) ho uno sforzo di snervamento maggiore; se ho grani grandi ho una minore resistenza meccanica.
Grani piccoli = più bordi di grano = più ostacoli alle dislocazioni. (sia metalli puri che leghe)
Il grano cristallino può essere lavorato in due modi:
Solidificazione: durante la solidificazione si
aggiungono a natori di grano.
- Ricristallizzazione (ricottura): se dopo all'incrudimento si e ettua un riscaldamento del materiale, si formano tanti piccoli grani nuovi.
- Soluzione solida: solo nelle leghe. La sostituzione o l'inserimento di atomi all'interno del reticolo cristallino, nella soluzione solida, è casuale. Avere atomi di dimensione diversa causa una distorsione del reticolo che tende a bloccare le dislocazioni.
- Presenza di una seconda fase: mettendo atomi diversi si formano delle "nuove fasi". Gli atomi del metallo base e del nuovo metallo si riorganizzano con nuove strutture cristalline, con delle fasi che hanno caratteristiche diverse rispetto al metallo base. La sistemazione dei singoli atomi nel reticolo cristallino è ordinata, creando un reticolo duro e fragile.
- Si e ettua un trattamento termico in modo tale da avere una microstruttura più e ciente per rallentare il movimento delle dislocazioni.
Tecnologie di formattazione del testo:
lavorazione
Fonderia Oggetti ad elevata complessità di forma.
-
Fusione in sabbia: lo stampo viene ottenuto compattando la sabbia mescolata con appositi leganti attorno a un modello che riproduce l'oggetto da riprodurre.
-
Fusione in conchiglia: prevede l'utilizzo di stampi permanenti in metallo costituiti da due metà. Rapido raffreddamento, struttura a grani più fine.
-
Fusione a cera persa: si adopera un modello di cera attorno al quale viene generato lo stampo. Una volta solidificato il metallo, lo stampo viene rotto.
-
Pressofusione: il metallo fuso viene alimentato in pressione nello stampo ad alta velocità. Elevata qualità, grana fine, superficie liscia.
Deformazione plastica Media-bassa complessità di forma.
-
Estrusione: il materiale metallico è costretto, attraverso l'azione di un pistone, a fluire attraverso una matrice di forme e dimensioni volute.
- Laminazione: serve a ridurre la sezione trasversale di un laminato. Passaggio tra due cilindri che ne riducono lo spessore provocando un allungamento.
- Forgiatura: si costringe il materiale a riempire degli stampi esercitando forze esterne che ne determinano la deformazione permanente. Le forza viene applicata con un pressa o con un maglio.
- Metallurgia delle polveri. Il metallo liquido è solidi cato in particelle di dimensioni controllate, compattate nella forma voluta e riscaldate ad alta temperatura per ilssaggio (sinterizzazione).
I trattamenti termici vengono e ettuati o durante le fasi di formatura, per migliorare la lavorabilità (ricottura, normalizzazione) o come trattamento nale (tutti).
- Ricottura: rigenerazione e omogeneizzazione della struttura con aumento della duttilità, diminuendo la resistenza. Serve ad eliminare
L'incrudimento dato da una deformazione plastica. In generale si porta il materiale ad una temperatura superiore alla temperatura di ricristallizzazione.
Acciai: austenizzazione e raffreddamento in forno. Riscaldando il ferro cambia fase e disposizione degli atomi nello spazio. Portando l'acciaio a struttura austenitica si ottiene un "implemento" rispetto alla classica ricristallizzazione. Grazie al raffreddamento in forno si ritorna alla struttura originale, prima della deformazione plastica.
Normalizzazione: rigenerazione della struttura con aumento della duttilità. Solo acciai: austenizzazione e raffreddamento in aria calma.
Tempra: solo negli acciai. Riscaldamento del materiale a temperatura tale da trasformare la struttura (da ferrite alfa ad austenite) e successivo rapido raffreddamento mediante immersione. Se il raffreddamento è troppo rapido si forma martensite, troppo fragile. Serve rinvenimento.
Indurimento per precipitazione: aumento della
Ti ringrazio per il testo fornito. Di seguito trovi il testo formattato con i tag HTML corretti:resistenza meccanica. La• presenza di precipitati intermetallici dispersi ostacola la deformazione del materiale.flfi ffff fi fi ff ff ff fi fi ff fi fi fi
LEGHE METALLICHE
Acciai
Gli acciai sono leghe metalliche costituite da ferro e carbonio con tenore di carbonio inferiore al 2.06%. Il tenore di carbonio non supera quasi mai l’1,2%, restando nella maggior parte dei casi tra lo 0.06 e lo 0.4 %.
L’acciaio è uno dei materiali più usati a livello globale perché trova applicazioni in ogni ambito, anche grazie al fatto che esistono molti tipi di acciai diversi. Possono essere classificati in vari modi, in base alla composizione chimica, alle tecnologie di produzione o alle applicazioni.
- Acciai di base: prodotti con cicli tecnologici semplici, senza aggiunta di miscelanti e posti in opera allo stato grezzo. Sono destinati a molti ambiti e ottimizzati a seconda della destinazione.
- Acciai di qualità: attraverso aggiunta di microleganti (Al, N, ...)
titanio…) e l’introduzione diinnovazioni nella produzione si ottiene un miglioramento di sforzo a rottura, limiteelastico, tenacia, saldatura e stampabilità.
- Acciai inossidabili: resistenza a corrosione grazie all’aggiunta di Cromo (12%). Sullasuper cie si forma un lm di ossido sottilissimo che protegge in materiale. Austenitici:migliore resistenza alla corrosione; Martensitici: migliori caratteristiche meccaniche.
GhiseLeghe ferro- carbonio con tenore di carbonio superiore al 2.06% (max 4%). Fondono confacilità e possono essere colate anche in forme complesse; buona resistenza allacorrosione e sono economiche. Sono fragili e non possono essere lavorate plasticamente.Le ghise vengono classi cate in base alla loro struttura metallogra a, ovvero in base allacondizione in cui si presenta il C, che può essere combinato al ferro come cementite(ghise bianche) o come particelle di gra te. Dalla distribuzione e dimensioni di questeultime dipendono
alcuni fattori del materiale tra cui la composizione chimica, la velocità di raffreddamento e il trattamento termico.- Ghise bianche: caratterizzate da C presente come cementite;
- Ghise grigie: caratterizzate dalla presenza di laminate di grafite;
- Ghise conchigliate: grigie all'interno e bianche in superficie;
- Ghise malleabili: caratterizzate dalla presenza di noduli di grafite;
- Ghise sferoidali: caratterizzate dalla presenza di sferoidi regolari di grafite;
- Ghise legate: con aggiunte significative di altri elementi di lega.
resistenti a compressione.ff fifi fi ff fi fi fi fi fi ff fi fi fi fi fi ff
Leghe di alluminio
L'alluminio fa parte dei metalli leggeri, ha densità molto bassa. Importante negli elementi strutturali e di impiego aeronautico e aerospaziale. Si ha un risparmio di peso. Resistenza alla corrosione atmosferica e al cibo.
Per la classificazione dell'alluminio e delle sue leghe si utilizza in genere il metodo della Aluminum Association, con designazione a 4 cifre in cui la prima individua la famiglia:
- 1000: Al puro. Caratteristiche meccaniche basse, migliorate con incrudimento.
- 2000: Al - rame
- 3000: Al - manganese
- 4000: Al - silicio. Migliore resistenza alla corrosione, leghe per getti.
- 5000: Al - magnesio
- 6000: Al - magnesio - silicio
- 7000: Al - zinco. Maggiore resistenza a trazione, più pesanti e meno resistenti alla corrosione.
Leghe di rame
Il rame è uno dei materiali di uso industriale che può vantare la più ampia
gamma diproprietà nel loro insieme. Elevata conducibilità elettrica e termica, facilità di formatura e elevata deformabilità sia a caldo che a freddo, possibilità di ottenimento di getti, buone caratteristiche meccaniche anche a basse temperature e buona resistenza alla corrosione.
Ottoni: rame - zinco. Resistenza meccanica e duttilità crescono all'aumentare di zinco. Si dividono in:
Ottoni alfa rossi a basso tenore di zinco (5-20%), sono quelli con migliore lavorabilità alle macchine utensili e resistenza alla corrosione (strumenti musicali).
Ottoni alfa gialli con medio tenore di zinco (30-35%), hanno buona resistenza meccanica e ottima duttilità. Sono adatti a subire forti deformazioni a freddo.
Ottoni alfa + beta ad alto tenore di zinco (35-40%), hanno migliori caratteristiche meccaniche ma sono più difficili a lavorare a freddo.
Bronzi