Avviso: La lezione di lunedì prossimo 17 Marzo è spostata in aula A23

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1 Avviso: La lezione di lunedì prossimo 17 Marzo è spostata in aula A23

2 TRASFORMAZIONE EUTETTOIDICA

3 Raffreddamento acciaio Ipo-eutettoidico

4 Raffreddamento acciaio Iper-eutettoidico

5 Elementi austenitizzanti Si può ancora fare una distinzione all interno di questa classe: elementi in grado di dare origine ad un campo γ completamente aperto Es: Ni, Mn, Co, elementi che danno origine ad un campo γchiuso Es: C, N, Cu, Zn, Au,

6 Elementi ferritizzanti Anche in questo caso possiamo fare un ulteriore distinzione all interno di questa classe: elementi in grado di collegare il campo a con quello δ Es: Cr, Al, Mo, Si, P, V, W, elementi che non sono in grado di collegare il campo a con quello δ(caso molto meno importante a causa degli elementi interessati) Es: B, S, Nb, Ce, Ta,

7 TRASFORMAZIONI ISOTERME CURVE TTT Trasformazione perlitica: Acciaio eutettoidico Equazione di AVRAMI

8 Trasformazione bainitica superiore inferiore

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12 Curve TTT in presenza di elementi di lega

13 TRASFORMAZIONE CON RAFFREDDAMENTO CONTINUO CURVE CCT

14 TRASFORMAZIONE CON RAFFREDDAMENTO CONTINUO CURVE CCT IPOEUTETTOIDICO IPEREUTETTOIDICO

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16 PROPRIETA MECCANICHE DELLE LEGHE Fe-C

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18 PRINCIPALI STRUTTURE METALLOGRAFICHE DEGLI ACCIAI Ferrite: grani poligonali di forma tondeggiante; aspetto chiaro; non sembra attaccata ad ingrandimenti non troppo elevati.

19 PRINCIPALI STRUTTURE METALLOGRAFICHE DEGLI ACCIAI Austenite: grani poligonali maggiormente squadrati rispetto a quelli della ferrite; presenza di piani geminati; evidenziabile in acciai inox austenitici, non è una fase stabile a temperatura ambiente.

20 PRINCIPALI STRUTTURE METALLOGRAFICHE DEGLI ACCIAI Perlite: si presenta in noduli non omogenei formate da laminette alternate di ferrite e cementite; Negli acciai è difficilmente distinguibile anche con l ausilio del MO, più evidente nelle ghise; Negli acciai ipo- i noduli di perlite sono circondati da grani di ferrite; in quelli iperda placche di cementite.

21 PRINCIPALI STRUTTURE METALLOGRAFICHE DEGLI ACCIAI Martensite: presenta aspetti differenti a seconda delle tipologie di acciai e di raffreddamento; In generale si presenta in forme aciculari: cioè ad aghetti e a placchette.

22 PRINCIPALI STRUTTURE METALLOGRAFICHE DEGLI ACCIAI Martensite Rinvenuta (Sorbite): E la struttura tipica degli acciai bonificati; costituita da ferrite aciculare e carburi dispersi; le dimensioni dei carburi sono troppo piccole per essere risolte al MO.

23 PRINCIPALI STRUTTURE METALLOGRAFICHE DEGLI ACCIAI Ferrite-Perlite: struttura tipica degli acciai ipoeutettoidici normalizzati; costituita da noduli di perlite immersi in una matrice ferritica; il MO non è in grado di risolvere la struttura delle lamelle di perlite, che appaiono quindi come grani uniformemente scuri.

24 Ferrite - Perlite Effetto dei trattamenti termici ES: acciaio 0,36 % C Ferrite Cementite sferoidale Bainite Martensite

25 ACCIAIO INOX FERRITICO AISI 430 Sezione trasversale Sezione longitudinale

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27 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI AL CARBONIO (UNI EU 27/77) Primo gruppo: acciai designati in base alle loro caratteristiche meccaniche (sottogruppo I.1), ed in base all impiego (sottogruppo I.2). Per questi acciai non è garantita la composizione chimica, ma solo le caratteristiche meccaniche o proprietà particolari che ne determinano l impiego. Sottogruppo 1.1 Fe 410 Pb acciaio con R = 410 MPa contenente Pb in bassi tenori; Sottogruppo 1.2 Fe P 03 acciaio in lamiera sottile per imbutitura, grado di qualità 03. Secondo gruppo: acciai designati in base alla loro composizione chimica. Messi in opera dopo un opportuno trattamento termico che ne esalta alcune caratteristiche. Due sottogruppi: acciai non legati (II.1) e acciai debolmente legati e acciai legati (II. 2). Acciai non legati (II.1) C 40 S acciaio non legato da trattamento termico con tenore medio di carbonio 0,4 % e con tenore minimo garantito di zolfo. sottogruppo II.2 : Acciai debolmente legati (II.2): tenore di ogni elemento di lega è < 5 % 18 Ni Cr 16 tenore medio di carbonio 0,18 %, tenore di nichel di circa il 4 % e con tenore di cromo inferiore e imprecisato. Acciai legati (II.2): X 10 CrNi 18 8 acciaio legato, con tenore medio di carbonio 0,1 %, tenore di cromo di circa il 18 % e tenore di nichel di circa l 8 %.

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35 Alcuni esempi Acciai per cemento armato Acciai per rotaie Prodotti piani di acciaio ad alta resistenza per formatura a freddo

36 Gruppo 2: in base alla composizione chimica

37 DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica UNI EN Gruppo 2 Acciai non legati (al carbonio): 1. C 2. % di C x 100 Esempi: C10 acciaio da carbocementazione C40, C80, C120.

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40 DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica Acciai altolegati 1. X 2. % di C x Simboli chimici (in ordine di quantità decrescente) 4. % degli elementi di lega (senza separazione o con un punto) Esempi: X2CrNi1911 : acciaio inossidabile (AISI 304L; ) X4CrNiMo : acciaio inossidabile (AISI 316 ; )

41 DESIGNAZIONE DEGLI ACCIAI in funzione della composizione chimica 1. HS Il caso particolare: gli acciai rapidi 2. Numeri indicanti la % di W, Mo, V, Co (in questo ordine) separati da un trattino HS : acciaio rapido 18% W, 1% V Vecchia equivalenza: X78WV18.1KU

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43 Ghise: GHISE Leghe ferro carbonio con tenori di carbonio superiori al 2,15%. Tipicamente. %C: 3 4,5 %. Basso punto di fusione ( C) e basso ritiro che conferiscono una BUONA COLABILITA. Elevata fragilità produzione tramite fusione Il carbonio a questi tenori può presentarsi sotto forma di cementite o di grafite. Fe 3C 3Fe( α) + C( grafite) Questo dipende principalmente da 2 fattori: presenza di elementi grafitizzanti velocità di raffreddamento (come il Silicio) (basse v favoriscono la formazione di grafite, che rappresenta la fase stabile)

44 GHISE Ghisa grigia: %C: % %Si: 1 3 % (grafitiz.) Carbonio presente in forma di fiocchi di grafite Fragilità dovuta alla forma allungata dei fiocchi Buona resistenza usura, basso costo, facilità di colata, basso ritiro. Ottimo comportamento in compressione; buono smorzamento vibrazionale, Prezzo basso. Sono le ghise più utilizzate

45 GHISE Ghisa sferoidale: Carbonio presente in forma di particelle sferoidali Presenza di magnesio o cerio; controllo delle impurezze (S e P). A seconda del T T si può avere una matrice ferritica o perlitica. Maggiore resistenza (R: MPa), maggiore duttilità Alberi, valvole, principalmente per l industria automobilistica

46 GHISE Ghisa bianca: Carbonio presente forma di cementite in Formazione di cementite promossa da basso contenuto di silicio e alta velocità di raffreddamento Elevata durezza e fragilità (poco lavorabile) Cilindri di laminazione

47 GHISE Le applicazioni principali includono bielle, ingranaggi di trasmissione, etc. per l industria automobilistica, e flange, raccordi per tubi, e parti di valvole per l industria pesante, come ad esempio quella ferroviaria o marina. Ghisa malleabile: Carbonio in fiocchi di forma a rosetta Ghisa bianca portata ad alta temperatura ( C) per tempi lunghi: Trasformazione della fase instabile cementite in fase stabile grafite. grafite in forma a rosette matrice ferritica o perlitica Buona resistenza e duttilità (simile alla ghisa sferoidale)

48 Classificazione delle ghise Classificazione: norma UNI EN ghise gregge legate ghise gregge non legate ghise da affinazione ghise da fonderia o in getti ghise grigie ghise malleabili ghise sferoidali

49 DESIGNAZIONE GHISE PER GETTI A. prefisso EN seguito da un trattino B. lettera G per indicare in getti C. lettera J per indicare ghisa D. lettera indicativa della struttura della grafite: L per indicare la grafite lamellare (ghisa grigia) M per indicare la grafite globulare (ghisa malleabile) W a cuore bianco B a cuore nero S per indicare la grafite nodulare (ghisa sferoidale) E. un numero, separato da un trattino, per indicare il carico unitario a rottura F. un numero, facoltativo e separato da un trattino, per indicare l allungamento percentuale garantito

50 ESEMPI DI DESIGNAZIONE EN GJL 100 trazione Rm > 100 MPa EN GJS EN GJMW ghisa grigia lamellare con carico unitario di rottura a ghisa sferoidale con carico unitario di rottura a trazione Rm > 400 MPa ed allungamento a rottura del 15% ghisa malleabile a cuore bianco con carico unitario di rottura a trazione Rm > 360 MPa ed allungamento a rottura del 12% EN GJMB ghisa malleabile a cuore nero con carico unitario di rottura a trazione Rm > 550 MPa ed allungamento a rottura del 4%

51 Indurimento per precipitazione: Leghe SERIE 2000/6000/7000

52 Invecchiamento artificiale leghe di alluminio alto-resistenziali

53 Variazione della temperatura di invecchiamento artificiale

54 Leghe di alluminio: designazione Tab. 3 - DESIGNAZIONE CONVENZIONALE DELL ALLUMINIO E DELLE LEGHE DI ALLUMINIO Principale elemento di lega Classe secondo la Alluminium Association Al ( 99,00 %) 1 xxx Rame Manganese Silicio Magnesio Magnesio e Silicio Zinco Altri elementi Serie non usuale 2 xxx 3 xxx 4 xxx 5 xxx 6 xxx 7 xxx 8 xxx 9 xxx

55 Tab. 4 SIGLE DEGLI STATI METALLURGICI DELL ALLUMINIO E DELLE LEGHE DI ALLUMINIO Sigla F O H xy (z) H 1y (z) H 2y (z) H 3y (z) H x 9 (z) 8 (z) 6 (z) 4 (z) 2 (z) Strato metallurgico Grezzo di lavorazione Ricotto, ricristallizzato Incrudito Incrudito Incrudito e parzialmente ricotto Incrudito e stabilizzato Extra-incrudimento Massimo incrudimento ¾ di incrudimento semi-incrudimento ¼ di incrudimento H xy (z) Grado di controllo della laminazione o combinazione di proprietà meccaniche W (xxh) Temprato e invecchiato naturalmente (seguito dal tempo di invecchiamento) Tx (yy) Trattato termicamente

56 Tab. 5 SIGLE DEGLI STATI METALLURGICI DELL ALLUMINIO E DELLE LEGHE DI ALLUMINIO TRATTATO TERMICAMENTE Sigla Stato metallurgico T1 (yy) T2 (yy) T3 (yy) T4 (yy) T5 (yy) T6 (yy) T7 (yy) T8 (yy) T9 (yy) T10 (yy) Ricotto e invecchiato naturalmente Ricotto, incrudito e invecchiato naturalmente Temprato, incrudito e invecchiato naturalmente Temprato e invecchiato naturalmente Ricotto e invecchiato artificialmente Temprato e invecchiato artificialmente Temprato e stabilizzato per il controllo della crescita del grano Temprato, incrudito e invecchiato artificialmente Temprato, invecchiato artificialmente e incrudito Ricotto, incrudito e invecchiato artificialmente Tx (yy) Variazioni introdotte nelle condizioni usuali di lavorazione

57 Serie 2xxx: Al-Cu: Da trattamento termico, Dopo invecchiamento mostrano proprietà meccaniche simili a quelle degli accici al corbonio Non ottima resistenza alla corrosione (talvolta placcate)

58 Serie 3xxx: Al-Mn: Il manganese conferisce resistenza meccanica alla lega e diminuisce la sensibilità a tensocorrosione e corrosione interstiziale. L eventiale presenza di intermetallici può diminuire la duttilità.

59 Serie 4xxx: Al-Si: Il silicio conferisce una buona fluidità e diminuisce il coefficiente di dilatazione termica, quindi è molto utile nella realizzazione di getti. Presenza di silicio precipitato conferisce una buona resistenza a usura.

60 Serie 5xxx: Al-Mg: Il magnesio conferisce una buona resistenza alla corrosione, resistenza a caldo e buona duttilità e lavorabilità. Data la buona duttilità indotta dal magnesio sono spesso leghe indurite per incrudimento. Non sono leghe da trattamento termico.

61 Serie 6xxx: Al-Si-Mg: Sono leghe da trattamento termico. Dopo invecchiametno presentano caratteristiche intermedie, con resistenza di solito inferiori a quelle della classe 2xxx. Riescono però a combinare alcune caratteristiche favorevoli come una buona resistenza meccanica e una buona resistenza alla corrosione.

62 Serie 7xxx: Al-Zn: Generalmente non sono utilizzate le leghe binarie A-Zn ma si preferiscono le leghe Al-Zn-Mg. Sono leghe da trattamento termiche e sono quelle che presentano la maggiore resistenza meccanica fra le leghe di alluminio. Presentano sensibilità a tensocorrosione.