Grafico TTT CCT

TECNOLOGIA)

Età del bronzo (III-I millennio a.C. ): ma mano che il tempo

passa, si impara che il metallo può essere anche ottenuto da

minerali. Fondendo i minerali si ottengono le leghe, e fra

questa è il bronzo ad essere la più importante

(90%Cu+10%Sn). Il bronzo è molto più duro del rame, ma

per questo è difficile da lavorare per martellatura, per cui

deve essere lavorato per fusione.

Età del ferro (I millennio a.C- ): più difficile da estrarre

dai minerali, il ferro richiede un livello tecnologico più

elevato per poter essere utilizzato. Si presta alla produzione

di oggetti per fusione, ma può essere anche lavorato per

deformazione, purchè riscaldato ad elevata

temperatura……passano i secoli e si impara anche a

lavorarlo asportando materiale con punte dure (lavorazione

sottrattiva), e dal ferro si passa all’acciaio (lega di ferro

contenente carbonio in tenori controllati)……

LA STRUTTURA CRISTALLINA IDEALE DEI METALLI

Reticolo: disposizione spaziale di punti (atomi) secondo una

configurazione periodica in modo che i vicini di ciascun

punto (atomo) siano identici.

Cella unitaria: suddivisione di un reticolo che mantiene le

caratteristiche dell’intero reticolo.

Impacchettando n volte la cella unitaria si costruisce l’intero reticolo 2

Reticoli di Bravais

(quelli di interesse nella metallurgia)

cubico cubico facce centrate cubico corpo centrato

tetragonale tetrag.corpo centrato esagonale 3

RETICOLI CRISTALLINI

Cubico a corpo centrato

(ccc) 4

RETICOLI CRISTALLINI

Cubico a facce centrate (CFC)

RETICOLI CRISTALLINI

Esagonale compatto 5

I bordi di grano

In realtà i solidi metallici non sono costituiti da un solo

reticolo, ma da tante porzioni di reticolo, ognuna contenente i

suoi difetti, diversamente orientate, che chiamiamo GRANI

A destra vediamo l’ingrandimento della zona di confine fra

diversi grani: il BORDO DI GRANO 6

Cosa comporta la presenza dei grani e dei relativi bordi?

1. Il materiale si comporta in maniera sostanzialmente isotropa:

avere tante porzioni di reticolo orientate diversamente equivale

a non avere nessuna orientazione preferenziale

2. Il bordo di grano rende il materiale più resistente. Quindi: Se il

grano è piccolo, il materiale è più resistente rispetto allo stesso

materiale con grano grossolano. 7

SOLUZIONI SOLIDE – generalità

Aggiungendo a un metallo puro (che funge da solvente) una data

quantità di un secondo elemento (il soluto), si ottiene una

soluzione solida quando i loro atomi si comportano in modo che la

dispersione degli uni nel reticolo degli altri sia completa, formando

una miscela omogenea e quindi una struttura cristallina che

coincide con quella del solvente, a meno di piccole modifiche nelle

costanti reticolari. Abbiamo una LEGA MONOFASICA

Le Soluzioni solide sono:

– soluzioni sostituzionali

– soluzioni interstiziali

SOLUZIONI SOLIDE SOSTITUZIONALI 8

SOLUZIONI SOLIDE INTERSTIZIALI

LA DIFFUSIONE

Per diffusione si intende il trasporto di materia attraverso altra

materia quando si è in presenza di un gradiente di concentrazione

dalla zona a concentrazione minore a quella a concentrazione

maggiore. Diffusione interstiziale 9

DIFETTI CRISTALLINI DI PUNTO - riassumendo

(1) Vacanza

(2) Auto-interstiziale

(3) Impurezza interstiziale

(4, 5) Impurezza sostituzionale

LEGHE BIFASICHE

Normalmente non è

possibile miscelare in

qualsiasi quantità due

metalli: ad un certo

punto si supera il

limite di miscibilità, e

compare UNA NUOVA

FASE. La lega diventa

BIFASICA 10

La solidificazione

• Metalli allo stato solido:

• struttura cristallina caratterizzata da legame metallico

• atomi in posizioni ben precise del reticolo cristallino

• Metalli allo stato liquido:

• perdita completa dell'ordine a lungo raggio

• ordine a corto raggio a livello di pochi atomi

• Passaggio di stato solido-liquido:

• a T costante nei metalli puri e nelle leghe eutettiche

T

• in un per le altre leghe metalliche

• Accompagnato da una contrazione del volume

Temperature di Fusione /Solidificazione (°C)

Metalli Puri

Rame 1083 Alluminio 659

Ferro 1535 Stagno 231

Piombo 327 Titanio 1800

Magnesio 651 Tungsteno 1800

Manganese 1260 Vanadio 1710

Molibdeno 2620 Zinco 419

Nichel 1455 Zirconio 1857

Niobio 2500 11

Solidificazione

• passaggio dallo stato liquido allo stato solido dei metalli.

• processo accompagnato da contrazione di volume.

Come avviene

• in due stadi distinti: 

1) nucleazione (N) comparsa di piccolissimi cristalli nel

liquido;

2) crescita dei nuclei solidi (G).

Quali sono le conseguenze del prevalere della fase N (formazione

di tanti nuclei) o della fase G (prevale lo stadio di crescita dei

nuclei)?

Se il raffreddamento è lento, lo stadio G prevale su N (N/G basso)

Se il raffreddamento è rapido, lo stadio N prevale su G (N/G alto)

Effetto del raffreddamento: a) veloce, b) lento 12