Capitolo 1 - Introduzione

Informazioni sul documento

Università: Politecnico di Milano
Corso di laurea: Common Courses
Materia: Metallurgia
Anno accademico: 2025-2026
Classificazione: Appunti · Divisi per argomento
Formato originale: PDF
Testo: Testo ricercabile

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Materiale diviso per argomento di Metallurgia per il corso di Common Courses presso Politecnico di Milano. Il documento tratta: PROVE METALLURGICHE PROVA DI TRAZIONE Nozioni da ricordare: - La deformazione rappresenta la risposta fisica di un materiale all’applicazione di un carico esterno che provoca un allungamento (o compressione) del provino, modificando la lunghezza dell’oggetto. - Il movimento e…

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PROVE METALLURGICHE PROVA DI TRAZIONE Nozioni da ricordare: - La deformazione rappresenta la risposta fisica di un materiale all’applicazione di un carico esterno che provoca un allungamento (o compressione) del provino, modificando la lunghezza dell’oggetto. - Il movimento e l’aumento delle dislocazioni causano la deformazione. Esse si muovono su piani di scorrimento ad alta compattazione sottoposti a una sollecitazione di taglio. - Un monocristallo è un blocco di materiale composto da un unico, ininterrotto reticolo cristallino (non ci sono bordi grano). Un policristallo (maggioranza dei metalli) è formato da tantissimi piccoli cristalli (chiamati grani) fusi assieme, orientati in direzioni diverse. - La resistenza è la capacità di un materiale di sopportare sollecitazioni esterne senza subire rotture o deformazioni permanenti. Invece, la duttilità, è la capacità di un materiale di subire notevoli deformazioni plastiche sotto trazione prima di giungere a rottura, permettendo di ridurlo in fili sottili. Deformazione Monocristallo ⇒ Affinché uno sforzo di trazione (𝜎) deformi il provino, deve esistere una componente di tale sforzo parallela al piano di massima compattazione (quindi forza e piano non possono essere ortogo- nali tra loro). Diversamente, non esisterebbe la deformazione. Posto ciò, applicando uno sforzo di trazione lungo l'asse del provino che genera una sollecitazione di taglio, il cristallo si allunga, ma non in modo omogeneo (slip). Lo slittamento avviene lungo i piani di scorrimento (piani paralleli), che appaiono come delle bande diagonali macroscopiche sull'esterno del provino deformato. Deformazione Policristallo ⇒ All’interno del policristallo, i piani di massima compattazione hanno tutti degli orientamenti differenti. Ciascun piano è se- parato…

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● Rottura Fragile: (Clivaggio) Si verifica in materiali con duttilità quasi nulla, quindi molto resistenti. Questa frattura procede per clivaggio, ovvero una separazione netta lungo piani cristallografici, mostrando una chiara origine e una specifica direzione di propagazione della cricca. ● Rottura Duttile: (Frattura Tenace) La progressiva formazione e unione (coalescenza) di microvuoti interni determinare la frattura finale, lasciando una tipica morfologia a labbro di taglio (shear lip) sui margini. La superficie di una frattura tenace si presenta costellata da "dimples" (fossette): rotonde ed equiassiche verso il centro del provino, e di forma ovale verso l'esterno. ⇒ Morfologia a “Cono-Coppa”: a livello macroscopico, il provino si spezza in due metà com- plementari: una assume una forma incavata con i bordi rialzati (la coppa), mentre l'altra assume una forma sporgente (il cono). Questo profilo indica che il materiale ha subito una fortissima deformazione plastica e un assottigliamento (strizione) prima di cedere defini- tivamente. frattura fragile frattura duttile Effetto della Temperatura ⇒ grande influenza sui risultati della prova. Aumentando la temperatura, il metallo subisce un sensibile calo del modulo elastico, del carico di snervamento e del carico di rottura finale; parallelamente, l'agitazione termica facilita i movimenti reticolari, determinando un aumento della duttilità complessiva. Questo fenomeno in particolare prende il nome di “ricottura”: trattamento termico che consiste nel riscaldare un metallo precedentemente deformato a freddo, mantenendolo in temperatura per poi raffreddarlo lentamente, al fine di ripristinare il suo stato di equilibrio. Il calore fornisce l'energia necessaria per attivare i processi di recupero e ricristallizzazione; questo…

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PROVA DI RESILIENZA L'acciaio del Titanic era davvero così scadente, rispetto ai parametri odierni, da decretare l'affonda- mento della nave? Un confronto diretto tra l'acciaio dell'epoca e un moderno acciaio strutturale sembrerebbe suggerire una risposta negativa. Analizzando i dati di una comune prova di trazione — come il carico di snervamento e la resistenza a rottura — i due materiali mostrano proprietà pressoché analoghe. Anche valutando la tenacità del materiale come energia assorbita per provocare la rottura (area sottesa al grafico) i valori rimangono pressoché invariati. In un contesto puramente statico, dunque, non emergono discrepanze tali da giustificare un cedimento così catastrofico. ⇒Il limite di tale analisi risiede nella natura della sollecitazione: la prova di trazione applica il carico in modo quasi-statico, distribuendolo su un lungo arco temporale. Questa modalità impedisce di di- stinguere il reale comportamento dei materiali sotto sforzi impulsivi, rendendo necessaria una carat- terizzazione che tenga conto della velocità di applicazione del carico. La prova di resilienza (o prova di resistenza all'urto) è una prova di tipo tecnologico1 utilizzata per determinare la fragilità o la duttilità di un materiale metallico sotto sollecitazioni dinamiche. L'obiettivo principale della prova è valutare l'energia assorbita dal materiale durante un urto improvviso. Dai risultati di denota la tipologia di frattura: ● Fragile ⇒ materiale assorbe poca energia (angolo risalita del pendolo ampio - sale tanto) ● Duttile ⇒ materiale assorbe un'elevata quantità di energia (angolo ristretto - sale poco) PENDOLO DI CHARPY ⇒ Lo strumento utilizzato per eseguire la prova di resilienza. Si compone da: - Mazza a pendolo: massa fatta cadere da una altezza definita, tale…

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1) INNESCO ⇒ Inizio del danneggiamento e avviene quasi esclu- sivamente in corrispondenza della superficie del componente o difetti propri del materiale, dove le tensioni sono più elevate e l'in- terazione con l'ambiente è diretta. Rappresenta la prima frattura, che ovviamente non causa la rottura del componente (intensità molto inferiore a Rsn e Rm). A livello microscopico si verifica una deformazione plastica localizzata su specifici piani cristallografici. Il movimento alternato delle dislocazioni genera delle bande di scorrimento persistenti che, ciclo dopo ciclo, creano sulla superficie delle micro-irregolarità note come intrusioni (piccole rientranze) ed estrusioni (micro-sporgenze). Queste discontinuità agiscono come minuscoli intagli che concentrano ulteriormente lo sforzo, facilitando la nascita della cricca vera e propria. L’innesco può occupare una frazione enorme della vita del componente, specie in materiali privi di difetti iniziali. 2) PROPAGAZIONE ⇒ Una volta nucleata, la cricca inizia a crescere stabilmente all'interno del materiale. In questo stadio, il percorso della cricca cambia orientamento, diventando perpendicolare alla direzione dello sforzo massimo applicato. La propagazione è di tipo transgranulare (attraverso i grani cristallini) e lascia dietro di sé prove inequivocabili: ● Striature di fatica: (visibili solo al microscopio), rappresentano l'avanzamento del fronte della cricca durante un singolo ciclo di carico. ● Linee di spiaggia: visibili a occhio nudo, indicano variazioni macroscopiche nel regime di carico, come soste della macchina o picchi di tensione occasionali. In questa fase la cricca avanza gradualmente, riducendo progressivamente la sezione resistente del pezzo senza che l'utilizzatore possa accorgersi del danno imminente a…

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⇒ Un acciaio è tanto più temprabile quanto più alta si mantiene la durezza all’aumentare della distanza d (mm). ⇒ La velocità di raffreddamento della tempra dipende anche dalla distanza dalla superficie ( 𝛼 geometria). Il valore ingegneristico della prova Jominy risiede nella possibilità di prevedere il comportamento di un componente reale senza doverlo distruggere. Esistono diagrammi che mettono in relazione il diametro di una barra e il mezzo di tempra (olio o acqua) con la velocità di raffreddamento al suo interno. Incrociando questi dati con la curva Jominy, si costruisce il profilo radiale di durezza (spesso chiamato "curva a U"). Mentre in una barra sottile la durezza può risultare uniforme, all'aumentare del diametro si assiste a una divergenza: la superficie rimane dura, ma il cuore diventa progres- sivamente più tenero. Questo spiega perché per un albero di grandi dimensioni è obbligatorio scegliere un acciaio con alta temprabilità per evitare che il centro del pezzo rimanga strutturalmente debole e non temprato. Infine, per garantire la costanza dei risultati industriali, vengono definite delle "bande di temprabilità", che pongono i limiti minimi e massimi di durezza accettabili per quella specifica colata. 17

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