Appunti riassuntivi del corso

Document information

University: Politecnico di Milano
Degree programme: Common Courses
Subject: Metallurgia
Material language: Italian
Academic year: 2023-2024
Classification: Notes · Complete set
Original format: PDF
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Struttura atomica e legami interatomici r0: distanza di equilibrio Quando FN = 0 (FR + FA = 0) FN --> Forza netta FA --> Forza di attrazione FR --> Forza di repulsione EN --> Energia netta EA --> Energia di attrazione ER --> Energia di repulsione Energia di legame Si forma una gola, la sua conformazione indica alcune caratteristiche del materiale Profonda e stretta: - Basso coefficiente di dilatazione xtermica - Temperatura di fusione elevata - Modulo di Young (E) elevato Rasa: - Alto coefficiente di dilatazione termica - Temperatura di fusione bassa - Basso modulo di Young (E) E: Modulo di Young (modulo elastico) [Pa] Prendo una barra con sezione A e lunghezza L, se applico una forza F alla barra questa si allunga di ΔL, al variare di L varia anche ΔL, quindi posso definire: Sforzo (F/A) e Deformazione (ΔL/L) Legge di Hooke: ogni materiale subisce una deformazione direttamente proporzionale allo sforzo applicato  Deformazione = k * Sforzo Modulo di Young  E = Sforzo/Deformazione I metalli hanno comportamento elastoplastico: Fino ad un certo punto segue la legge di Hooke e ha un comportamento elastico (se smetto di applicare la forza il materiale torna alla forma iniziale) dopo una certa soglia il materiale viene permanentemente deformato (l’allungamento non dipende più proporzionalmente dalla forza) Deformazione

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Siti interstiziali In tutte le strutture cristalline sono presenti spazi tra gli atomi che possono essere occupati da atomi più piccoli Trasformazioni allotropiche (o polimorfiche) I materiali che (in base alla temperatura e alla pressione) possono avere differenti strutture cristalline sono detti allotropici o polimorfici (allotropici se sono elementi puri, polimorfici se sono composti) La trasformazione dipende dalla temperatura (solitamente si sta a P atmosferica) La trasformazione avviene allo stato solido a T costante Porta variazioni di densità e proprietà ( ES. Sotto 912ºC = Ferro α (BCC – ferrite alfa) Fra 912 e 1392ºC = Ferro γ (FCC – austenite) Fra 1392 e 1536ºC = Ferro δ (BCC – ferrite delta) (oltre a questa T diventa liquido)

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Difetti di superficie Difetti di impilamento La sequenza di impilamento regolare viene interrotta Intrinseco: manca un piano Estrinseco: c’è un piano di troppo Bordo grano Confine che separa due cristalli (grani) con differente orientazione cristallografica Lungo il bordo grano gli atomi sono disposti in maniera irregolare in posizione intermedia tra i due reticoli Si comportano come barriere al movimento delle dislocazioni Bordi geminati (da non sapere) Bordi grano dove le due strutture cristalline sono simmetriche Difetti di volume macroscopici e non intrinsechi al materiale (ad esempio saldatura fatta male che porta a porosità o inclusioni non metalliche) Unici difetti che non possono mai essere usati a nostro favore Deformazione plastica dei materiali (non avviene nei ceramici) Avviene per scorrimento dei piani atomici Lo sforzo teorico di taglio è più elevato di quello determinato sperimentalmente, questo perché i legami non vengono rotti tutti in una volta sola per permettere lo spostamento, ma ne rompo uno per volta spostando una fila per volta Si osserva il movimento di una dislocazione (in questo caso a spigolo) Gli atomi si muovono nei piani atomici più densi lungo le direzioni più dense definisco così i sistemi di scorrimento Più dislocazioni ci sono più è difficile la deformazione plastica (perché le deformazioni si spostano tutte a caso e si bloccano a vicenda)

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Energia di attivazione Energia necessaria all’atomo per rompere i legami e causare una distorsione del reticolo (NB un atomo può spostarsi solo se ha uno spazio vuoto vicino) Flusso di diffusione Quantità di materia M che si diffonde (perpendicolarmente) attraverso un’area A per unità di tempo t [kg/(m^2 s), atomi/(m^2 s)] Prima legge di Fick Stato stazionario (flusso costante nel tempo) D: coefficiente di diffusione dC/dx: gradiente di concentrazione Il gradiente di concentrazione è la forza motrice del flusso di mass Seconda legge di Fick Stato non stazionario Il gradiente di concentrazione varia nel tempo Le soluzioni dell’equazione differenziale sono: t3, t2 e t1 indicano tre istanti di tempo erf(x): funzione errore di Gauss Il coefficiente di diffusione varia al variare della temperatura Q: energia di attivazione

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Nell’esempio a lato le lamelle a hanno più Pb e le lamelle B hanno più Pb, quindi, le lamelle a cedono Sn al liquido che poi viene assorbito dalle lamelle B e viceversa le lamelle B cedono Pb al liquido che poi viene assorbito dalle lamelle a Così avviene la solidificazione dell’eutettico Quando la composizione è bifasica ma non è quella dell’eutettico avrò una parte che solidificherà nella morfologia dell’eutettico mentre l’altra a o B a seconda della composizione Per le quantità relative di ogni fase nelle regioni bifasiche si utilizza la regola della leva Continua su quaderno

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