F 1. F =σ S F 2. Unità di misura della tensione: [N/mm 2 ] 1 [N/mm 2 ] = 1 [MPa]

Transcript

1 ES. Sforzo Una barra di acciaio AISI 304 a sezione tonda, di diametro pari a 10 mm, deve sorreggere una massa di 2 t. Qual è lo sforzo a cui è soggetta la barra? Cosa accade se vengono aggiunti 1000 kg? E se vengono applicate 6 t?

2 Azioni interne (definizione di tensione o sforzo) F 1 F =σ S σ F 2 σ = F S Unità di misura della tensione: [N/mm 2 ] 1 [N/mm 2 ] = 1 [MPa]

3 Risoluzione Ricavo il valore della sezione resistente dal diametro: A = π*d 2 /4 = π*(10 mm) 2 /4 = = 78.5 mm 2 Per poter calcolare lo sforzo (σ = F/A) devo prima calcolare la forza peso a partire dalla massa F = m*g = 2 t * 9.81 m/s 2 = = 2000 kg * 9.81 m/s 2 = kg*m/s 2 = N

4 Risoluzione Quindi lo sforzo è pari a σ = F/A = N/78.5 mm 2 = = 250 N/mm 2 = 250 MPa Devo confrontare il valore dello sforzo applicato con il carico di snervamento ed il carico di rottura del materiale

5 Rf m t Deformazione plastica uniforme Deformazione plastica localizzata R s Snervamento Deformazione elastica

6 Definizione di tensione di snervamento σ Fig. 1 σ Fig. 2 σ Fig. 3 R sn R sn,max R sn,min Rsn,0,2 ε ε 0.2% ε Snervamento discontinuo Snervamento continuo

7 Determinazione del carico di snervamento CrMoV Rs 0,2 = sforzo MP Pa API 5L X100 Ti 6Al4V S235JR AISI MPa Al 5154 H deformazione

8 Determinazione del carico di rottura CrMoV4 X100 inox S 235JR Al 5154 H Ti 6Al4V 51CrMoV4 Rm = sforzo MPa 660 MPa Ti 6Al4V API 5L X100 AISI 304 S235JR Al 5154 H deformazione

9 Risoluzione Lo sforzo applicato è inferiore al carico di snervamento del materiale σ<r s : 250 MPa < 300 MPa Questo significa che la barra opera in campo elastico, ove le deformazioni sono reversibili: applicando il carico la barra si allungherà, ma rimuovendolo tornerà alle condizioni iniziali

10 Risoluzione Se si aggiungono 1000 kg si ha che σ = F/A = (m*g)/a = = (( )kg*9.81 m/s 2 ) /78.5 mm 2 = 375 MPa In questo caso lo sforzo applicato è superiore al carico di snervamento ma inferiore a quello di rottura R s < σ < R m Questo significa che la barra opera in campo di deformazione plastica uniforme: il materiale ha superato il limite elastico e parte della deformazione che ha subito è irreversibile; rimuovendo il carico la lunghezza della barra non torna nelle condizioni iniziali

11 Deformazione elastica e deformazione plastica σ σ Limite elastico reversibile irreversibile ε ε p ε e ε

12 Risoluzione Nel caso in cui si applicano 6 t si ha che σ = F/A = (m*g)/a = = (6000 kg*9.81 m/s 2 ) /78.5 mm 2 = 750 MPa In questo caso lo sforzo applicato è superiore al carico di rottura (660 MPa) σ > R m Il carico di rottura è il massimo sforzo sopportabile dal materiale: questo significa che applicando 6 t la barra si allungherà sino a rompersi

13 ES. deformazione e legame elastico σ ε Una barra di acciaio AISI 304 a sezione rettangolare 2x6 mm e lunghezza iniziale di 5 m si allunga per effetto di un peso applicato sino a m. Quanto vale la deformazione? Qual è il valore del peso applicato?

14 Definizione di deformazione F L/2 L ε n = L L ε t = l l l/2 F l/2 L/2 l l Le deformazioni sono grandezze adimensionali

15 Risoluzione Applicando la definizione di deformazione si ottiene che: ε = (l-l 0 )/l 0 = ( ) mm/ 5000 mm = Per poter calcolare il peso applicato devo conoscere lo sforzo

16 Risoluzione Posso ricavare il valore dello sforzo dalla deformazione utilizzando la legge di Hooke (σ = E*ε) ma ATTENZIONE: la legge di Hooke è valida solo in campo elastico! Quindi devo ipotizzare che la barra lavori in campo elastico e verificare questa ipotesi controllando che σ < R s

17 Risoluzione σ = E*ε = MPa* = 78.4 MPa Lo sforzo sulla barra è effettivamente inferiore al carico di snervamento (300 MPa), quindi l ipotesi che questa operasse in campo elastico è valida IN CASO CONTRARIO non è possibile determinare lo sforzo (quindi il peso applicato) utilizzando la legge di Hooke, ma è necessario ricorrere al grafico σ ε,, se disponibile X100 steel AISI 18-8 (AISI304) S 235JR Al 5154 H34 Ti 6Al4V 51CrMoV4 E GPa , ν 0,33 0,28 0,33 0,31 0,31 0,33

18 Esempio: ε = => σ = 450 MPa CrMoV σ = sforzo MPa API 5L X100 Ti 6Al4V S235JR AISI MPa Al 5154 H deformazione

19 Risoluzione Noto lo sforzo, in base alla definizione dello sforzo stesso, si può ricavare che σ = F/A => F = σ*a = σ*(b*h) = = 78.4 MPa*(2*6) mm 2 = = N corrispondente ad una massa di m = F/g = N/9.81 m/s 2 = 96 kg

20 ES. Sistema di monitoraggio del campanile Un sistema interno di monitoraggio dell inclinazione di un campanile è realizzato mediante uno filo appeso alla sommità e teso con un peso di 10 kg. Il filo è in AISI 304 di 0,8 mm di diametro. Si pone il problema di aumentare il peso a 60 kg. Verificare l accettabilità della modifica e, se minore, il massimo peso consentito. Calcolare per questo peso la lunghezza del filo in assenza di carico. Calcolate la massima portata per la rottura

21 ES. Sistema di monitoraggio del campanile 70 m Dati iniziali: Peso 10 kg Diametro filo 0.8 mm Materiale: AISI 304 È ammissibile un peso di 60 kg? Se non ammissibile qual è il massimo peso consentito? Valutare lunghezza del filo senza carico Calcolo della massima portata per la rottura 10 kg

22 Risoluzione Devo verificare che: σ < Rs Peso (massa) -> sollecitazione (sforzo) Peso (massa) -> forza F = m*g = 60 kg * 9.81 m/s 2 = = kg*m/s 2 = N

23 Risoluzione Ricavo il valore della sezione resistente dal diametro: A = π*d 2 /4 = π*(0.8 mm) 2 /4 = = mm 2 σ = F/A = N / mm 2 = = 1170 N/mm 2 = 1170 MPa

24 Risoluzione Verifica σ = 1170 MPa < Rs Dal grafico osservo che Rs per l acciaio AISI 304 è pari a circa 300 MPa (tracciando retta parallela al tratto elastico passante per ε = 0.2 % = 0.002) Un peso di 60 kg non è ammissibile

25 Determinazione del carico di snervamento CrMoV Rs 0,2 = sforzo MP Pa API 5L X100 Ti 6Al4V S235JR AISI MPa Al 5154 H deformazione

26 Risoluzione Calcolo del massimo peso consentito: F = σ*a => Fmax = Rs*a = = 300 MPa * mm 2 = N Peso max = F/g = N / 9.81 m/s 2 = 15.4 kg

27 Risoluzione Calcolo della lunghezza in assenza di carico: Utilizzo la legge di Hooke per ricavare ε σ = 10 kg*9.81 m/s 2 /0.503 mm 2 = 195 MPa σ = E*ε => ε = σ/e = 195 MPa / 196 GPa = 195 / = 9.95*10-4 X100 steel AISI 18-8 (AISI304) S 235JR Al 5154 H34 Ti 6Al4V 51CrMoV4 E GPa , ν 0,33 0,28 0,33 0,31 0,31 0,33

28 Risoluzione Dalla definizione di deformazione: ε = (l-l 0 )/l 0 => l 0*ε ε = l-l 0 => l 0 = l/(1+ε) = 70 m / ( *10-4 ) = = m

29 Risoluzione Massima portata per la rottura: Devo considerare non più Rs ma Rm Dal grafico individuo Rm = 660 MPa F = σ*a = 660 MPa * mm 2 = 332 N =>Massa = F/g = 332 N /9.81 m/s 2 = 33.8 kg

30 Determinazione del carico di rottura CrMoV4 X100 inox S 235JR Al 5154 H Ti 6Al4V 51CrMoV4 Rm = sforzo MPa 660 MPa Ti 6Al4V API 5L X100 AISI 304 S235JR Al 5154 H deformazione

31 Es.4 Materiali compositi F 1 A l Materiale composito (lamina monostrato: fibra + matrice) fibra di carbonio (E = 300 GPa) e matrice epossidica (E = 3 GPa), con un contenuto di fibra del 60% Fibre lunghe, esenti da difetti, parallele, equidistanziate Perfetta adesione e trasmissione degli sforzi 1) Sollecitazione parallela alle fibre 2) Sollecitazione ortogonale alle fibre? Rigidezza del composito nelle due direzioni

32 1 sollecitazione parallela alle fibre Nel caso di sollecitazione parallela alle fibre la deformazione delle fibre e della matrice coincidono e sono uguali a quella del composito ε c = ε f = ε m La forza applicata al composito è ripartita in parte sulle fibre e in parte sulla matrice F c = F f + F m

33 1 sollecitazione parallela alle fibre In base alla definizione di sforzo σ = F/A sostituendo nell equazione si ha che σ c A c = σ f A f + σ m A m moltiplicando tutto per l si ha ovvero σ c A c l = σ f A f l + σ m A m l σ c V c = σ f V f + σ m V m

34 1 sollecitazione parallela alle fibre In campo elastico è valida la legge di Hooke σ = E*ε, quindi σ c V c = σ f V f + σ m V m E c ε c V c = E f ε f V f + E m ε m V m ma poiché la deformazione è la stessa E c V c = E f V f + E m V m E c = E f (V f /V c )+ E m (V m /V c ) = % fibra nel composito % matrice nel composito = 300 GPa* GPa*0.4 = 181 GPa

35 2 sollecitazione ortogonale alle fibre A In questo caso fibra e matrice si deformano in modo differente, mentre lo sforzo che agisce è sempre lo stesso. Quindi: F 2 σ c = σ f = σ m l c = l f + l m l

36 2 sollecitazione ortogonale alle fibre Utilizzando la definizione di deformazione ε = l/l 0 si ha che ε c l c = ε f l f + ε m l m e moltiplicando entrambi i membri per A ε c l c A = ε f l f A + ε m l m A ovvero ε c V c = ε f V f + ε m V m

37 2 sollecitazione ortogonale alle fibre In base alla legge di Hooke σ = E*ε (σ c /E c )V c = (σ f /E f )V f + (σ m /E m )V m ma poiché lo sforzo è lo stesso su tutte le sezioni, indipendentemente dal fatto di avere fibra oppure matrice, si ha (1/E c )V c = (1/E f )V f + (1/E m )V m E c = = = 7 f m 1 E f V V c E m V V c 1 300GPa GPa GPa % fibra nel composito % matrice nel composito

38 Es. Barra di ancoraggio In un cantiere, è richiesto il collaudo di una barra di ancoraggio in 51CrMoV4 di 10 m di lunghezza (L) e diametro (φ) 1 cm. La verifica è effettuata in campo mediante l applicazione di pesi crescenti ad una delle estremità della barra. L altra estremità è appoggiata ad una trave rigida di grande sezione, inserita in un foro. Calcolare la massa in chilogrammi necessaria per raggiungere lo snervamento della barra e il corrispondente allungamento (espresso in millimetri). Calcolare la massa necessaria per la rottura della barra. Dopo la rottura, la parte superiore si sfila ed è proiettata verso l alto. Stimare la massima altezza raggiunta nel caso in cui la rottura avvenga nel punto centrale della barra. (Suggerimento: al momento della rottura, la velocità delle due parti deve soddisfare i principi della conservazione della quantità di moto e dell energia).

39 Es. Barra di ancoraggio Materiale: 51CrMoV4 lunghezza L = 10 m diametro φ = 1 cm φ L? Massa che determina lo snervamento e allungamento corrispondente? Massa che determina la rottura? Altezza raggiunta dalla metà della barra proiettata verso l alto alla rottura

40 Risoluzione È innanzitutto necessario determinare il valore del carico di snervamento del materiale utilizzato (51CrMoV4) Si può ricavare il valore dell area dal diametro A = π*d 2 /4 = π * (10 mm) 2 /4 = 78.5 mm 2 Dalla definizione di sforzo, si ricava che σ= F/A => F = σ*a = 1200 MPa * 78.5 mm 2 = = N

41 Determinazione del carico di snervamento 1500 Rs 0,2 = 1200 MPa CrMoV4 sforzo MP Pa API 5L X100 Ti 6Al4V AISI S235JR 300 Al 5154 H deformazione

42 Risoluzione Noto il valore dello forza, si può ricavare quello della massa: M = F/g = N / 9.81 m/s 2 = 9602 kg Per calcolare l allungamento è prima necessario determinare il valore della deformazione in corrispondenza dello snervamento.

43 Risoluzione La deformazione può essere calcolata con la legge di Hooke ed è pari a σ = E*ε => ε = σ/e = 1200 MPa/ Mpa = = 5.7*10-3 In base alla definizione di deformazione si può calcolare il valore dell allungamento ε = l/l 0 => l l = ε*l 0 = 5.7*10-3 *10000 mm = = 57 mm

44 Risoluzione La massa che determina la rottura della barra di ancoraggio è quella in grado di esercitare uno sforzo pari a quello massimo tollerabile dal materiale, ovvero il carico di rottura R m

45 Determinazione del carico di rottura Rm = MPa CrMoV4 X100 inox 18-8 S 235JR Al 5154 H Ti 6Al4V 51CrMoV4 sforzo MPa Ti 6Al4V API 5L X100 AISI 304 S235JR Al 5154 H deformazione

46 Risoluzione In modo analogo a quanto visto precedentemente si può calcolare il valore della forza alla rottura σ = F/A => F = σ*a = 1500 MPa*78.5 mm 2 = = N Nota la forza, il valore della massa è dato da F = m*g => m = F/g = N / 9.81 m/s 2 = = kg (circa 12 t)

47 Energia dl = F*dl F ma dl = l 0 *ε ed F = σ*a quindi F dl = σ A l0 dε = A l σ L 0 = dε e il lavoro per unità di volume è pari a L Vol = σ dε dl L Lavoro effettuato per allungare la barra da l a l+dl L area sottesa alla curva rappresenta il lavoro effettuato per rompere la barra

48 Energia elastica e energia per la deformazione plastica σ Energia plastica L energia elastica (per unità di volume) è pari a L d E d Vol = σ ε = ε ε = = E ε = σ ε = σ E Energia elastica ε L area sottesa alla curva di trazione rappresenta l energia per unità di volume necessaria rompere il provino

49 Energia elastica Il reticolo atomico assorbe energia deformandosi e la cede quando torna alla condizione iniziale di equilibrio

50 Risoluzione Per il principio di conservazione della quantità di moto, nell ipotesi che la barra si rompa in corrispondenza della metà, si ha che: (m tot /2)*v 1 + (m tot /2)*v 2 = m tot *v e poiché la barra prima di rompersi è ferma si ottiene che v 1 = -v 2 Nell istante della rottura l energia elastica accumulata nella barra viene ceduta e si trasforma in energia cinetica, resta invariata l energia potenziale.

51 Risoluzione quindi, per il principio di conservazione dell energia (e tenendo conto di quanto ricavato per le velocità): E 2 σ E elastica = K Vol = + K si ricava che 1 m tot 2 1 σ 2 E pari a circa 133 km/h 2 v 2 Vol = 1 1 m 2 2 tot v m σ rottura N / m v = = = 36.9m / s ρ E kg / m N / m tot v 2 2

52 Risoluzione sempre per il principio di conservazione dell energia, è possibile scrivere che mtot vi + mtot g hi = mtot v f m tot g h f poiché la velocità finale è nulla si ricava h = v i2 /2g = = (36.9 m/s) 2 / (2*9.81 m/s 2 ) = = 69.4 m

53 ES. Dinamometro Calcolare le dimensioni (diametro e lunghezza) del filo di un dinamometro, realizzato in lega di alluminio 2024 T4, in modo da ottenere una sensibilità di 0,1mm/kg e una portata massima di 100 kg. Calcolate la massima portata dell asta per la rottura.

54 ES. Dinamometro Materiale: alluminio 2024 T4 Sensibilità strumento 0.1 mm/kg Portata max 100 kg cursore P scala Calcolare diametro del filo Calcolare lunghezza Calcolare portata massima per rottura

55 Risoluzione Lo strumento deve lavorare in campo elastico Quindi calcolo quale sezione resistente minima deve avere il filo di alluminio per sopportare una portata massima di 100 kg σ = F/A => A = F/σ = m*g/σ In modo analogo a quanto visto precedentemente ricavo che per l alluminio 2024 T4 R s 0.2 = 320 MPa

56 Risoluzione A = F/σ = m*g/σ = = 100 kg * 9.81 m/s 2 / 320 MPa = = 981 N / 320 MPa = mm 2 A = π*d 2 /4 => d = (4*A/π) π) 1/2 1/2 = π) 1/2 = (4* mm 2 /π) = 1.98 mm Scelgo per semplicità d = 2 mm

57 Risoluzione Sensibilità 0.1 mm/kg => Il filo deve allungarsi di 0.1 mm per ogni kg di peso (o meglio di massa) aggiunta sul piatto dello strumento F = m*g = 1 kg * 9.81 m/s 2 = 9.81 N σ = F/A = F / (π*d 2 /4) = 9.81 N / (π*2 mm 2 /4) = = 3.12 MPa

58 Risoluzione Sensibilità 0.1 mm/kg => Devo avere un l l di 0.1 mm per una variazione di portata di 1 kg Utilizzo la legge di Hooke: σ = E*ε => ε = σ/e = 3.12 MPa / 72.4 GPA = 3.12/72400 = 4.31*10-5 X100 steel AISI 18-8 (AISI304) S 235JR Al 5154 H34 Ti 6Al4V 51CrMoV4 E GPa , ν 0,33 0,28 0,33 0,31 0,31 0,33

59 Risoluzione Dalla definizione di ε: ε = l/l 0 => l 0 = l l /ε ε = sensibilità /εε = 0.1 mm / 4.31*10-5 = = 2318 mm

60 Risoluzione Massima portata per la rottura: Devo considerare non più Rs ma Rm Rm (2024 T4) = 580 MPa (ricavabile dal grafico, se disponibile, in modo analogo a quanto visto precedentemente) F = σ*a = 580 MPa * 3.14 mm 2 = 1822 N Peso = F/g = 1822 N /9.81 m/s 2 = kg

61 PROPAGAZIONE CRITICA (instabilità) σ σ 2 Β π a da de e = E a+da de s = 2.B.γ.da a de s < de e σ 2 c π a = 4 E γ = cost σ Κ c = σ c π a = 4 E γ

62 PROPAGAZIONE CRITICA (instabilità in materiali plastici) σ a+da a Κ c = σ c π a = 4 E(γ+γ p ) σ

63 Condizioni di instabilità (in presenza di un difetto) σ σ Κ = βσ π a σ = K 2 π x Κ = Κ c a x σ c = K c β π a σ

64 Limite di utilizzabilità di un materiale σ σ s a

65 Limite di utilizzabilità di un materiale (difetto massimo ammissibile) σ Verifica dei difetti mediante controlli non distruttivi (liquidi penetranti, ultrasuoni, radiografie, magnetoscopia, ecc) in modo da verificare σ s a<a max σ am a max a

66 ES. 3 MFLE In un componente, sollecitato al 70% del carico di snervamento (1000 MPa), viene rilevato un difetto acuto. Calcolarne le dimensioni critiche. Sono noti: Rs, Rm, A%, Z%, HB, LF, Kc, E, υ Quale grandezza devo utilizzare?

67 ES. 3 MFLE Sollecitazione = 70% di Rs (1000 MPa) Calcolare dimensioni del difetto critico Quale grandezza devo utilizzare tra quelle fornite nel testo (Rs, Rm, A%, Z%, HB, LF, Kc, E, υ)?

68 Risoluzione σ = 70%*Rs = 0.7*1000 MPa = 700 MPa Kc = β σ*( *(π*aπ *a c ) 1/2 => a c = 1/π π * (Kc/β σ β σ) 2 Ipotizzo β = 1 a c = 1/π * (Kc/σ) 2 = 1/π * (35 MPa m 1/2 /700 MPa) 2 = m = 0.8 mm

69 ES. 4 MFLE a c = 3 mm (σ = 360 MPa) Calcolare la massima sollecitazione ammissibile in presenza di difetti di 6 mm

70 Risoluzione Devo uguagliare il K critico nelle due situazioni (difetto di 3 mm e 6 mm) Kc 1 = Kc 2 β σ 1 *(π*a σ 1 *(a c1 ) 1/2 σ 2 = σ 1 *(a *a c1 ) 1/2 1/2 = β σ 2 *(π*a 1/2 = σ 2 *(a c2 *(a c1/ a c2 ) 1/2 = MPa c2 ) 1/2 *a c2 ) 1/2 1/2 = 360 MPa*(3/6) 1/2

71 ES. 5 MFLE Una barra di acciaio è sottoposta a una sollecitazione ciclica variabile tra 60 MPa e 120 MPa. Le analisi non distruttive evidenziano la presenza di un difetto di lunghezza 7 mm, con fattore di forma (β) pari a uno. Diagrammare e descrivere in modo sintetico la curva di propagazione per fatica. Considerando le proprietà del materiale descritte in tabella e che la sollecitazione ha una frequenza di 20 Hz, stimare il numero di cicli per la rottura e il tempo massimo entro cui poter fare un intervento di manutenzione programmata.

72 Propagazione a fatica (Retta di Paris) σ K = β σ π a R = σ σ min max = K K min max K max = K (1 R) K max K c Rottura finale

73 Propagazione a fatica (Retta di Paris) a a c i da dn = C K n da C β σ n n ( π a) n 2 = N

74 Proprietà meccaniche Proprietà meccaniche del materiale E 210 GPa ν 0,33 Rs 1100 MPa Rm 1280 MPa A% 10 Z% 12 HB 300 Limite di fatica 600 MPa K c 100 MPa.m ½ K th 10 MPa.m ½ Parametri retta di Paris n = 2 C= (cicli -1 MPa -2 )

75 Risoluzione Non posso considerare il limite di fatica (il componente contiene già un difetto) Κ = βσ π a K = β σ (π a) = (120-60) MPa (π m) = 8.9 MPa m Il valore è minore del Kth th,, non si ha propagazione della cricca

76 Risoluzione Se la cricca fosse lunga 12 mm avrei che K = β σ (π a) = (120-60) MPa (π m) = 11.6 MPa m m > K Kth La cricca propaga secondo la legge di Paris

77 Risoluzione Devo ricavare N per ottenere t.

78 Risoluzione Posso esprimere K in funzione di a.

79 Risoluzione La lunghezza finale che considero è quella critica, che ricavo dal KIC

80 Risoluzione Numero di cicli e tempo sono legati dalla frequenza:

81 Risoluzione Se il Kmax calcolato è maggiore del valore critico KIC si ha rottura del componente Ad esempio se σ = 150 MPa e a = 30 cm si ha K = 150*(π*0.3) *0.3) 1/2 146 MPa m > K IC 1/2 = IC

82 ES. TRATTAMENTI TERMICI Con riferimento alle conoscenze di metallurgia acquisite nel corso e alle curve di trasformazione isoterma e con raffreddamento continuo riportate di seguito, valutare la microstruttura di un acciaio ipo- eutettoidico sottoposto ai seguenti cicli termici di lavorazione e trattamento termico. Prevedere in modo qualitativo le proprietà meccaniche dell acciaio al termine di ciascun ciclo (es.: alto, basso o medio carico di snervamento / tenacità / durezza ).

83 Ciclo 1 riscaldamento a 900 C + tempra in sali fusi a 500 C + permanenza nel bagno per 3h + raffreddamento in aria 4 C/min

84 Trattamenti termici Individuare sui diagrammi TTT e CCC i campi di stabilità/instabilità delle fasi e le trasformazioni TTT trasformazioni a T costante CCC trasf. a temperatura decrescente Caratteristiche meccaniche delle fasi (resistenza meccanica, durezza, duttilità, tenacità)

85 Diagramma TTT As A->F Ai A->P P A->B Ai->M B M

86 Diagramma CCC As A->F Ai A->P P Ai->M A->B B M

87 Ciclo 1 Inizialmente si è all interno del campo austenitico (T>A 3 ) Il raffreddamento a 500 C è estremamente rapido, non si hanno trasformazioni È opportuno far riferimento al diagramma TTT, poiché la trasformazione avviene a T costante all interno del bagno Il raffreddamento finale, lento, avviene a trasformazione già avvenuta

88 Ciclo 1-Diagramma TTT As A->F Ai A->P P A->B Ai->M Ciclo 1 M B

89 Ciclo 1 La microstruttura finale ottenuta è una bainite superiore Caratteristiche meccaniche ottenute: Resistenza meccanica e durezza medio- basse (più elevata di F-P, ma minore rispetto a bainite inf. e martensite) Duttilità migliore della perlite (più fine) Scarsa tenacità (str. lamellare)

90 Ciclo 2 riscaldamento a 900 C + raffreddamento 34 C/s fino a T.A. + riscaldamento 600 C / 1h +raffreddamento 10 C/min

91 Ciclo 2 La prima parte del ciclo consiste in un raffreddamento rapido a partire dal campo austenitico -> tempra Verificare nel diagramma CCC che la curva di raffreddamento (disegnata per punti nota la velocità di raffr.) non intersechi le curve di trasformazione

92 Diagramma CCC As A->F Ai Ciclo 2 I parte A->P P Ai->M A->B B M

93 Ciclo 2 La seconda parte del ciclo è un rinvenimento (a 600 C): il trattamento complessivo è quindi una bonifica La microstruttura finale è quella della martensite rinvenuta

94 Ciclo 2 Caratteristiche meccaniche martensite rinvenuta (sorbite): Elevata resistenza meccanica e durezza (poco inferiori alla martensite dopo tempra) Miglioramento duttilità e tenacità rispetto a microstruttura non rinvenuta (molto fragile)

95 Ciclo 3 riscaldamento a 900 C + tempra in acqua 80 C/s fino a T.A. + riscaldamento 600 C / 1h + riscaldamento a 880 C C per 1h + raffreddamento 83 C/h fino a T.A.

96 Ciclo 3 Le condizioni di partenza sono quelle dell austenite stabile Il primo raffreddamento è una tempra. Non si ha intersezione con le curve di trasformazione. La microstruttura ottenuta è martensite. Il trattamento successivo è un rinvenimento a 600 C

97 Ciclo 3 Il successivo riscaldamento porta il materiale nuovamente in campo austenitico. Se lo spessore non è eccessivo il trattamento annulla i precedenti. Il raffreddamento finale è molto lento

98 Diagramma CCC As A->F Ciclo 3 Parte fin Ai A->P P Ai->M A->B B M

99 Ciclo 3 La seconda parte del trattamento ha annullato il risultato dei trattamenti precedenti. È riconducibile a una ricottura con raffreddamento in forno La microstruttura finale è ferritico- perlitica

100 Ciclo 3 Caratteristiche ferrite-perlite dopo ricottura: La microstruttura finale è grossolana La resistenza meccanica è scarsa La duttilità è molto elevata La tenacità è scarsa per via dell ingrossamento del grano (fragile) Bassa durezza

101 Caratteristiche meccaniche a. ipoeuttetoidico Ferrite+perlite Resistenza m. medio-bassa Ottima duttilità Tenacità scarsa soprattutto se grossolana Bassa durezza Bainite Maggior resistenza meccanica di F-P Buona duttilità Buona tenacità (str. fine) Durezza maggiore risp. a F-P

102 Caratteristiche meccaniche a. ipoeuttetoidico Martensite Resistenza m. elevata Scarsa duttilità Tenacità scarsa (molto fragile) Massima durezza Martensite rinvenuta Resistenza meccanica poco inferiore alla mart. dopo tempra Duttilità bassa Buona tenacità Durezza poco inferiore alla mart. dopo tempra