DIAGRAMMI STATO E MATERIALI (PAG 61 DEL LIBRO DI TESTO)

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1 ISTITUTO TECNICO INDUSTRIALE G. MARCONI TECNOLOGIE CHIMICHE INDUSTRIALI CLASSE 3ACH DIAGRAMMI STATO E MATERIALI (PAG 61 DEL LIBRO DI TESTO) Prof. Roberto Riguzzi 1

2 DEFINIZIONI: Sistema: porzione di materia che stiamo studiando. Fase: porzione di materia distinguibile che prossiede proprietà intensive uniformi Sostanza pura: porzione di materia con un solo individuo chimico. Possono essere elementi o composti. Miscuglio: porzione di materia costituito da due o più sostanze pure. Se presenta più fasi è eterogeneo, se una fase omogeneo o soluzione. Se il miscuglio omogeno è solido, si definisce lega. Varianza: il numero di variabili sufficienti a definire lo stato del sistema.

3 Nel corso di chimica generale sono stati studiati i passaggi di stato di sostanze pure e sono stati sottolineati alcuni aspetti di notevole importanza: durante i passaggi di stato la temperatura si mantiene costante; durante i passaggi di stato viene comunque messa in gioco una quantità di energia per unità di materia costatente; la densità varia in particolare misura durante l'evaporazionecondensazione. Questo è rappresentato dalla curva sperimentale che mostra la variazione di temperatura nel tempo quando la sostanza è sottoposta a riscaldamento (o raffreddamento)

4 Al contrario, i miscugli omogenei durante i passaggi di stato la temperatura non è costante (avviene in un range di temperature). Durante i passaggi di stato è comunque messa in gioco una quantità di energia per unità di materia che dipende dalla composizione del miscuglio. Questo è rappresentato dalla curva sperimentale che mostra la variazione di temperatura nel tempo quando la sostanza è sottoposta a riscaldamento (o raffreddamento).

5 DIAGRAMMA DI STATO Descrivono il comportamento di miscugli durante i passaggi di stato; Indicano il numero delle fasi, la composizione e la quantità; Sono riferiti a pressione costante. Nel caso dei materiali di interesse tecnologico studiano il passaggio solido/liquido a pressione atmosferica. Il diagramma riporta in ascissa la composizione del miscuglio (in % relativa tra i componenti) e in ordinata la temperatura. Sono rappresentati due ordinate (per esplicitare le temperature di fusione dei due componenti puri).

6 DIAGRAMMA DI STATO Nel caso di un miscuglio solido riscaldato fino alla fusione, questa temperatura varierà con la composizione della lega. La curva che congiunge le temperature di inizio fusione delle diverse composizioni della lega, si chiama curva di solidus. La fusione avverrà entro un range di temperature (è un miscuglio!) fino ad una temperatura limite in cui tutto il solido è fuso. La curva che congiunge le temperature di fine fusione della lega si chiama curva di liquidus. Sopra la zona di liquidus il miscuglio è completamente liquido, sotto la curva di solidus il miscuglio è completamente solido, tra le due cuurve coesistono solido e liquido. Curve di solvus: rappresentano i limiti di solubilità dei due componenti. Nel diagramma avremo nel solido zone monofasiche (i componenti sono completamente solubili fra loro), a solidi dove osserviamo due diverse fasi (una fase costituita da A sciolto in B e una fase opposta).

7 Linee di corrispondenza: sono rette isoterme che collegano due punti coniugati sulle curve di solidus e liquidus. Danno le composizioni del liquido e del solido in equilibrio fra loro. Si osservi come la fase liquida sia più ricca del componente bassofondente rispetto al solido. Le rispettive composizioni si leggono sull'ascissa.

8 Utilizzando la regola della leva possiamo conoscere anche le quantità delle due diverse fasi. Si risolve il problema graficamente mettendo a sistema il bilancio di materia con il rapporto dei due bracci della leva (C s C 0 e C 0 C L ). A=L+S L*C 0 C L =S*C s C 0

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10 Curve di liquidus: AE e E fino a ordinata di destra. Curve di solidus: AB, BE, EG, G fino alla ordinata di destra. Curve di solvus:bc e GH. α= soluzione solida di Ag nel rame β= soluzione solida di Cu nell'argento Eutettico (E) o composizione eutettica: la lega si comporta come una sostanza pura e cambia stato di aggregazione a temperatura costante. Punto a varianza zero. La temperatura di fusione è inferiore a quella dei due componenti puri. Eutettoide: punto nel diagramma di stato a varianza zero all'interno della fase solida. Rappresenta il punto di minima solubilità tra due fasi solide. Peritettico: punto nel diagramma di stato a varianza zero tra la fase liquida e due o più fasi solide.

11 DIAGRAMMA DI STATO FERRO CARBONIO Serve per comprendere le caratteristiche degli acciai e delle ghise. Il carbonio fa con il Fe soluzioni interstiziali (sia nei reticoli CCC che CFC) oppure si lega in composti (carburo di ferro o cementite Fe 3 C, con il 6,67% di C). Il diagramma usato è in realtà Fe/cementite, ma la composizione è sempre espressa in % C. la temperatura del grafico raggiunge i 1600 C, oltre la quale tutti i componenti sono liquidi. Sono presenti le varie forme allotropiche del Fe: alfa (CCC) fino 911 C (sopra i 769 diventa paramagnetico), gamma (CFC) fino a 1394 C e delta (CCC ma con lato della cella elementare più lungo) fino alla fusione.

12 La CEMENTITE è un composto intermetallico duro e fragile, costituito da ferro (93,33% in peso) e carbonio (6,67% in peso). Dal punto di vista chimico si tratta, quindi, di un carburo di ferro indicato con il simbolo Fe 3 C. La cementite è uno dei costituenti degli acciai. Generalmente si considerano gli acciai come leghe ferro-carbonio, ma più correttamente andrebbero definiti come leghe "metastabili" ferro-cementite; la cementite infatti può decomporsi, sotto certe condizioni, nelle fasi più stabili di ferro e grafite, ma per la maggior parte delle condizioni pratiche il Fe 3 C è molto stabile. La presenza negli acciai di cementite promuove un aumento delle proprietà meccaniche di durezza e resistenza, ma di contro favorisce un comportamento fragile della lega. FERRITE - soluzione solida interstiziale composta da ferro alfa e carbonio. È la struttura normale degli acciai alla temperatura ambiente. Presenta proprietà magnetiche che perde ad alte temperature quando diviene paramagnetico.

13 L'AUSTENITE è una soluzione solida di tipo interstiziale di carbonio nel ferro γ (il quale presenta un reticolo cubico a facce centrate o "CFC"). L'austenite è stabile solo ad alta temperatura (sopra i 723 C) fino al punto di fusione (1495 C con un tenore in peso di carbonio dello 0,17%), non ha proprietà magnetiche e può contenere al massimo il 2,06% in peso di carbonio alla temperatura di 1148 C. A seconda della modalità di raffreddamento, l'austenite si trasforma in perlite, bainite o martensite. Questa trasformazione ha un'importanza chiave nella tempra dell'acciaio. La presenza nella soluzione solida, oltre al ferro e al carbonio, di altri metalli in lega modifica la temperatura minima per ottenere l'austenite. Il molibdeno, il cromo e il silicio tendono a innalzarla, mentre il manganese e il nichel tendono ad abbassarla. Nel caso di alcuni acciai inossidabili, detti acciai inossidabili austenitici, l'austenite è stabile a temperatura ambiente. MARTENSITE- la martensite è una struttura cristallina che si forma partendo dall'austenite delle leghe ferro-carbonio, in seguito ad un rapido raffreddamento ha una grande quantità di carbonio presente nel ferro (α). Ciò succede perché il carbonio presente nel reticolo cubico non riesce ad uscire visto il rapido raffreddamento.

14 PERLITE: La perlite è una struttura caratteristica delle leghe ferrocarbonio (leghe con tenore di carbonio inferiore al 2,06% in peso, note come acciai). È costituita da un aggregato lamellare di ferrite e cementite, ottenuto dalla trasformazione diretta dell'austenite per raffreddamento. La microstruttura della perlite è caratterizzata dall'alternarsi regolare di lamelle. Nel caso della perlite, ad alternarsi sono la ferrite e la cementite. La perlite inizia a formarsi sul bordo dei grani austenitici con la nucleazione di un cristallo di ferrite. Il carbonio presente viene espulso dal nucleo di ferrite e lo spazio circostante ne risulta pertanto più ricco. Questo darà quindi origine a dei nuclei di cementite che affiancano il nucleo ferritico. I nuclei si accresceranno fino ad occupare tutto l'ex grano austenitico. Le lamelle che si formano non hanno però una precisa orientazione, grazie alla diversa orientazione dei bordi grano da cui nucleano. Il materiale risulta pertanto isotropo. SORBITE- la sorbite è una struttura cristallina che si ottiene portando la martensite a circa 500 C, raffreddandola in modo lento. Questa struttura presenta una buona durezza ma anche una discreta resilienza, inoltre ha una buona resistenza a trazione. È la struttura più ricorrente negli acciai da ricostruzione (o bonificati).

15 DIAGRAMMA DI STATO FERRO CARBONIO PUNTI NOTEVOLI DEL DIAGRAMMA (presenza di tre fasi contemporanee: Punto eutettoide S, 0,77% di C e 727 C; Punto eutettico C al 4,30% di Ce 1147 C; Punto peritettico J, al 0,17% di C e 1493 C; Aree notevoli del grafico (una fasi) La linea di liquidus è contrassegnata CBA e CD; Ferro delta delimitato dalle linee di solidus HA e di solvus HN; Ferrite (Fe alfa e C) delimitata dalla curva di solvus PG e PQ; Austenite (Fe gamma e C), delimitata dalla curva di solvus JN, GS, SE e dalla curva di solidus EJ Le altre zone del grafico presentano due fasi

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17 DIAGRAMMA DI STATO FERRO CARBONIO Raffreddiamo una lega austennica partendo da P1. Raggiunge il punto S senza incontrare la curva si solvus GS. Al punto S l'austenite (una fase) diventa perlite (bifasica), ferrite + cementite. La composizione della ferrite la leggiamo sulla curva PQ, quella della cementite sulla ordinata di destra. La traformazione austenite cemetnite è isotermica (punto eutettoide). Se la linea del raffreddamento incrocia la curva GS (P2) si separa la ferrite dall'austenute e si forma una struttura bisasica austenite /ferrite. La composizione della ferrite è sulla curva GP, quella della austenite sulla GS. Sotto la linea PS si forma la perlite e scompare l'austenite. Se la linea di raffreddamento incrocia la curva ES (P3), si forma cementite e il sistema è bifasico (austenite e cementite). La composizione della austenite è sulla curva ES, la cementite sulla ordinata di destra. Analoghi ragionamenti si possono fare partendo dal liquido, in coprrispondenza dell'eutettico C o della curva BC

18 CLASSIFICAZIONE DEI MATERIALI METALLI E LEGHE Ferro e acciai Alluminio e sue leghe Rame e sue leghe Nichel e sue leghe Titanio e sue lghe MATERIALI COMPOSITI Fibra di Vetro Fibra di Carbonio rinforzata Polimeri rinforzati Abbinamenti metallo/ceramico Abbinamenti Metallo/plastica MATERIALI CERAMICI E VETRO Magnesia Allumina Silice e vetri silicati Carburo di silicio Nitruro di Silicio Cementi POLIMERI NATURALI Legno Gomme naturali Pelle cuoio Fibre naturali (cotone, Lana, seta, lino, ecc) SINTETICI Termoplastici Termoindurenti Elastomeri Fibre NANOMATERIALI (NANOTECNOLOGIE)

19 CARATTERISTICHE DEI MATERIALI La scienza dei materiali studia le relazioni tra prestazioni di un materiale (resistenza meccanica, comportamento chimico, degradabilità e/o riciclabilità, proprietà elettriche e termiche) con le sue caratteristiche microscopiche e la sua composizione chimica o struttura cristallina. La tendenza, come potete facilmente intuire, è quella di avere materiali ad elevate prestazioni con costi contenuti. Un'altra tendenza molto sviluppata è quelli di materiali ad elevate prestazioni di peso contento. La scelta del materiale dipende dal tipo di utilizzo (serbatoi, colonne, reattori, linee, valvole, apparecchiature meccaniche in movimento, ecc) e dalle condizioni operative (temperatura, pressione, aggressivi chimici o biologici, ecc).

20 CARATTERISTICHE MECCANICHE Prova di trazione: è la prova più importante per definire la resistenza meccanica di un materiale. Si utilizza un provino del materiale da testare di dimensioni standardizzate, che è posto in una macchina che lo allungherà con velocità e forza programmate. La macchina misura la forza di trazione istantanea fino alla rottura del provino (UNI EN 10002).

21 CARATTERISTICHE MECCANICHE PROVINO A SEZIONE PIATTA. I provini possono essere a sezione circolare o di altre forme. Fondamentale è conoscere la sezione del provino per determinare i carichi caratteristici del materiale.

22 CARATTERISTICHE MECCANICHE

23 MACCHINA PER PROVA DI TRAZIONE.

24 CARATTERISTICHE MECCANICHE Prova di trazione: Sforzo nominale σ = F n /A (N/m2 0 =Pa) F n =forza di trazione (carico) applicato al provino A 0 = sezione iniziale del provino Allungamento nominale ε= (l-l 0 )/l 0 adimensionale o m/m

25 CARATTERISTICHE MECCANICHE Prova di trazione: La macchina calcola il grafico sforzo/allungamento. Il tratto iniziale del grafico è rettilineo ed esiste una proporzionalità diretta fra carico (σ ) e allungamento (ε). Il materiale ha un comportamento elastico, ovvero cessato il carico, materiale torna alle dimensioni originarie (tratto A del grafico). σ = E ε Questa è la legge di Hooke. E è il modulo di Young (N/m 2 o Pa).

26 DIAGRAMMA SFORZO/ALLUNGAMENTO

27 DIAGRAMMA SFORZO/ALLUNGAMENTO σ p : sforzo limite di linearità (delimita la fase di linearità della funzione sforzo nominale allungamento. σ e : sforzo limite di elasticità. Lo sforzo massimo prima che la deformazione divenga irreversibile (da questo punto incomincia lo snervamento, rottura dei legami gfra atomi vicini). σ s :tensione di snervamento inferiore e superiore. σ m :carico massimo σ u :carico di rottura del provino

28 DIAGRAMMA SFORZO/ALLUNGAMENTO

29 RESISTENZA A FATICA La fatica è un fenomeno meccanico per cui un materiale sottoposto a carichi variabili nel tempo si danneggia fino alla rottura (cedimento a fatica o rottura per fatica) anche se il materiale sia rimasto nel suo limite d'elasticità. Storicamente scoperta e studiata come fenomeno prettamente metallurgico (quindi nell'ambito dei materiali metallici), in seguito il termine "fatica" è stato usato anche per le altre classi di materiali, come i materiali polimerici o i materiali ceramici. La fatica è il fenomeno responsabile della grande maggioranza dei cedimenti in esercizio di organi di macchine. Esempio di generica curva di Wöhler: si nota che per numero di cicli nullo la curva interseca l'asse delle ordinate in corrispondenza del carico di rottura statica Rottura di un pezzo per cedimento per fatica Immagini tratte da Wikipedia

30 DUREZZA È la resistenza che un materiale oppone a una deformazione permanente della sua superficie della provocata dalla penetrazione di un incisore. I metodi per deterrminare la durezza di un materiale sono standardizzati: ROCKWELL: si misura la differente profondità di un incisore che ha agito sulla superficie del materia con due carichi progressivi successivi. BRINELL: è il rapporto tra il carico applicato e la superficie dell'impronta lasciata da un penetratore sferico a carburo di tungsteno. VICKERS: è il rapporto tra il carico applicato e la superficie dell'impronta lasciata da un penetratore in diamante piramidale. Impronta lasciata da una prova di durezza Vickers

31 RESILIENZA La resilienza di un materiale rappresenta l'energia che può essere assorbita nel campo delle deformazioni plastiche. Un materiale è definito fragile se non assorbe grandi quantità di energia prima della frattura. La resilienza è valutata tramite la prova d'urto. Un provino è colpito da una mazza a pendolo oscillante. Ponendo la mazza ad una altezza opportuna si riuscirà a provocare la rottura del provino e la stessa mazza rimbalzerà sino ad una certa quota. La differenza di energia potenziale è quella assorbita nella rottura del provino. Pendolo di Charpy

32 DUTTILITÀ È la deformazione plastica che un materiale può sopportare prima della rottura. È misurata in funzione dell'allungamento percentuale al momento della rottura. Sono fragili quei materiali che presentano una duttilità inferiore al 5%. Tipi di rottura di una barretta metallica sottoposta a trazione: (a) Rottura fragile (b) Rottura duttile (c) Rottura altamente duttile

33 ACCIAI E GHISE Sono tra i materiali più impiegati nell'industria chimica soprattutto per l'estrema varibilità delle loro caratteristiche. Oltre il 40% del ferro utilizzato proviene dalla filiera del riciclo. La classificazione delle leghe ferrose è estremamente complessa. Gli acciai sono le leghe ferro/ carbonio con un tenore di carbonio inferiore al 2,06% (solitamente inferiore all'1%). Le ghise presentano un tenore di carbonio 2,11%<C<6,67% (punto di saturazione). Solitamente è compreso tra il 3% e il 4,5%.

34 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI Acciai comuni al carbonio Acciai non legati (ovvero senza altri elementi che non siano Fe e C). Utilizzati in tubazioni e serbataoi e gli usi più comuni. Molto saldabile, ma sensibile alla corrosione. Fragilità alle basse temperature, scorrimento viscoso alle alte (>350 C) Il carbonio si presenta esclusivamente sotto forma di cementite o carburo di ferro. Le particelle di cementite presenti nella microstruttura dell'acciaio, in determinate condizioni, bloccano gli scorrimenti delle dislocazioni, conferendo all'acciaio caratteristiche meccaniche migliori di quelle del ferro puro. Gli acciai sono leghe sempre plastiche a caldo, cioè fucinabili, a differenza delle ghise. In base al tasso di carbonio gli acciai si dividono in: extra dolci: carbonio compreso tra lo 0,05% e lo 0,15%; dolci: carbonio compreso tra lo 0,15% e lo 0,25% semidolci: carbonio compreso tra lo 0,25% e lo 0,40%; semiduri: carbonio tra lo 0,40% e lo 0,60%; duri: carbonio tra lo 0,60% e lo 0,70%; durissimi: carbonio tra lo 0,70% e lo 0,80%; extraduri: carbonio tra lo 0,80% e lo 0,85%. Gli acciai dolci sono i più comuni e meno pregiati.

35 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI Acciai legati P e S N Cr Ni Mo V e W Mn Acciai legati (ovvero con altri elementi oltre a Fe e C). Il legante impartisce proprietà caratteristiche alla lega (resistenza meccanica, lavorabilità, resistenza alla corrosione, comportamento alle basse o alte temperature,ecc). Bassolegati: nessun elemento al di sopra del 5%; Altolegati: almeno un elemento di lega al di sopra del 5%. Riducono tenaticità e migliorano la lavorabilità Aumenta durezza e resistenza meccanica. Stabilizza l'austenite Sopra il 12% rende inossidabili gli acciai, miglirora resistenza all'usura, migliora la temprabilità Migliora la resistenza meccanica e all'usura, contribuisce alla resistenza lal corrosione negli inox, stabilizza l'austenite a basse temperature. Aumenta la resistenza a caldo, la resistenza alla corrosione (pitting), usato negli utensili per la resistenza all'usura. Migliora la temprabilità Migliorano la resistenza meccanica, la durezza e la resistenza all'usura. Usati negli utensili. Abbassa la temperatura di ricottura e di tempra,aumenta tenacità, aumenta molto la resistenza a trazione (100N/mm² ogni 1%), migliore

36 CLASSIFICAZIONE DEGLI ACCIAI Acciai inossidabili Acciai legati con il cromo sopra il 12% che trasforma l'acciaio in una lega passiva resistente alla corrosione (escluso i cloruri). Utilizzati negli ambienti con aggressivi chimici e nell'industria farmaceutica e alimentare. Di non facile lavorabilità, presentano una saldatura difficile per la precipitazione del carburo di cromo che produce corrosione sul bordo del grano della lega. Acciai inossidabili ferritici Acciai inossidabili austenici. Sono gli acciai inox più comuni. Resistenti alla ossidazione ad alta temperatura nell'industria chimica. Resistono all'acido nitrico, ma non all' HCl. Nella classificazione AISI sono la serie 400 (404, 416, ecc) Presentano resistenza alla corrosione e meccanica generalmente migliore dei ferritici. Oltre al Cr, contengono Ni (>8%) per stabilizzare l'austenite. Possono contenere alche altri leganti (es Mo per aumentare la resistenza ai cloruri) e per conferire prorietà meccaniche particolari. Resistenti alle basse temperature.nella classifdicazione AISI sono la serie 300 e 200 (con Mn) Acciai inossidabili martensitici Resistenza alla corrosione inferiore agli austenitici. Molto resistenti alla trazione, utilizzati per le loro proprietà meccaniche. Nella classificazione AISI sono nelle sereie 400 e 500

37 PRINCIPALI TRATTAMENTI TRERMICO MECCANICI Tempra:Il trattamento di tempra o tempera in generale consiste nel brusco raffreddamento di un materiale dopo averlo portato a temperatura di austenizzazione. La tempra, inibendo i processi diffusivi necessari alla stabilizzazione termodinamica, trasferisce a temperatura ambiente uno stato di temperatura maggiore. Un monocristallo così trattato ha resistenza meccanica maggiore rispetto al monocristallo raffreddato lentamente. Si trasforma la struttura perlitica dell'acciaio in martensitica: non avendo così il tempo per diffondere, il carbonio rimane intrappolato all'interno della cella gamma, che si trasforma in cella alfa a temperatura ambiente; ciò porta ad avere una struttura tetraedrica, che è appunto la martensite

38 PRINCIPALI TRATTAMENTI TERMICI- MECCANICI Rinvenimento: Il rinvenimento è un trattamento termico di un metallo eseguito al fine di ridurre gli effetti negativi della tempra sul materiale, nel caso questo presenti eccessiva durezza e quindi fragilità. Dunque dopo una tempra segue un rinvenimento: questo duplice processo prende il nome di bonifica (da qui il nome di acciai bonificati).

39 PRINCIPALI TRATTAMENTI TERMICI- MECCANICI La ricottura di una lega metallica è un trattamento termico che consiste nel riscaldamento a una temperatura solitamente inferiore a quella di fusione, seguito dalla permanenza di durata opportuna e da un lento raffreddamento. Il trattamento riduce la segregazione, consente la trasformazione delle fasi metastabili e la riduzione delle tensioni residue interne, incrudimento compreso. Si utilizza prevalentemente su acciai e su rame per prepararli alle fasi successive della lavorazione, rendendo il materiale più dolce e più omogeneo. Tramite la ricottura viene alterata la microstruttura del materiale, causando mutamenti nelle sue proprietà quali la flessibilità e la durezza. Il risultato tipico è la rimozione dei difetti della struttura cristallina. Può avere anche lo scopo di uniformare la composizione chimica dell'acciaio, in tal caso il riscaldamento è eseguito ad una temperatura più elevata e per tempi più lunghi.

40 L'incrudimento è un fenomeno metallurgico per cui un materiale metallico risulta rafforzato in seguito ad una deformazione plastica a freddo.tale fenomeno è sfruttato per migliorare le caratteristiche del materiale, come la durezza e la resistenza meccanica. Trascurabile l'effetto sul modulo di elasticità E. Nei solidi metallici le deformazioni plastiche sono causate, a livello microscopico, da difetti del reticolo chiamate dislocazioni, che facilitano lo scorrimento dei piani cristallini muovendosi attraverso il materiale. A bassa temperatura questi difetti tendono a moltiplicarsi e ad accumularsi quando il materiale viene lavorato, finendo per interferire tra loro, bloccandosi a vicenda, incrementando i difetti puntiformi ed aumentando quindi la resistenza meccanica. Bisogna poi aggiungere che le dislocazioni in movimento si accumulano contro i bordi di grano (che sono barriere al moto delle dislocazioni), provocandone la rottura. Alle alte temperature ciò è compensato dal contemporaneo fenomeno di ricristallizzazione, che tende a "riarrangiare" il materiale in una forma più ordinata e distesa, disperdendo le dislocazioni e annullando gli effetti dell'incrudimento. Questo fenomeno è sfruttato nel trattamento termico di ricottura, che ha per l'appunto lo scopo di addolcire il materiale annullando l'effetto di incrudimento, di lavorazioni e in genere di altri trattamenti precedenti. Di solito la lavorazione a freddo è ottenuta con lo stesso processo utilizzato per dare la forma finale al pezzo,(laminazione a freddo e estrusione). Effetti sulle proprietà meccaniche: aumentano la tensione di snervamento e la durezza; diminuiscono le proprietà di duttilità e resilienza. Effetti sulle proprietà fisiche e chimiche: aumentano la forza coercitiva, il coefficiente di dilatazione termica e di comprimibilità; diminuiscono densità, conducibilità elettrica, permeabilità magnetica, resistenza alla corrosione.

41 GHISE Le ghise presentano un tenore di carbonio tra 2,11%<C<6,67% (punto di satrurazione). Solitamente è compreso tra il 3% e il 4,5%. Bassa resistenza alla trazione. Resistono meglio alla compressione degli acciai. Durezza molto elevata da qui resistenza agli agenti abrasivi

42 GHISE Difficilmente lavorabili (a parte ghise malleabili) Presentano punti di fusione relativamente bassi ( C) utile per produrre pezzi in getti, ovvero solidificazione del materiale fuso direttamente nella forma finale. Basso costo. Molto utilizzate in motori, pompe valvole per l'ottima resistenza all'usura.

43 Classificazione: GHISE Ghisa grigia: di colore grigio, fragile, poco resistente. Economica e resiste alle vibrazioni. Contiene Si. Il C si presenta come grafite. Ghisa sferoidale: resistenza alla trazione buona, usata in pompe, valvole e compressori. La grafite fa noduli sferoidali Ghise bianche: il carbonio si presenta come cementite e sulla linea di rottura la lega si presenta bianca. Durezza elevatissima, resistente all'usura. Usate per le giranti delle pompe, mulini e per il trasporto di liquidi e solidi abrasivi. Ghise malleabili: trattamento termico delle ghise bianche per traformare la cementite in grafite. Questo le rende lavorabili alle macchine utensili, ma meno resistenti all'usura.