STRUTTURA CRISTALLINA

Fattore di Impacchettamento (PF) =

CCC (0.68 meno compatto, 2 atomi; Cr, Mo, W, Va, Fe-a

CFC (0.74 più compatto, 4 atomi; Cu, Ni, Al, Fe-g

EC (0.74 più compatto, 6 atomi; Zn, Co; a=2R; c=2*1.633R)

N° di coordinazione (n° di atomi a contatto con quello considerato)

CCC: 4/8; CFC: 6/12; EC: 6/12. Più alto è, e più è compatto e tenace.

Direzioni (normalizzate) [u v w] Famiglia: <u v w>

<1 0 0> famiglia degli spigoli; <1 1 0> famiglia delle diagonali delle facce; <1 1 1> famiglia delle diagonali del cubo

Piani (indici di Miller) (h k l) Famiglia: ; Intercette sugli assi, reciproci, m.c.m., prendi il numeratore.

Gli indici di Miller sono anche la direzione della normale a quel piano. Sono identici per una famiglia di piani paralleli. Attento al CCC e al piano (1 1 1) perchè non taglia l'atomo al centro!

Legge di Bragg: ; CCC: per avere diffrazione deve essere h+k+l=Pari; CFC: h,k,l tutti Pari o tutti Dispari

Per i CCC ed i CFC:

Densità

r_V

r_P

r_L =

SOLIDIFICAZIONE

Equilibrio S/L: T'= T_F; DG=0

Sottoraffreddamento: T'<T_F; DG>0 (dipende dalle condizioni termiche e dalla composizione della lega)

Nucleazione Omogenea: gli atomi si addensano per formare embrioni; se r>r* si stabilizzano i nuclei che poi si accrescono. Richiede un forte sottoraffreddamento del liquido.

Nucleazione Eterogenea: in presenza di corpi estranei (contenitore) che fungono da agenti enucleanti. r_e*< r_o* Richiede un Sottoraffreddamento più contenuto. (Fonderia) Lo strato successivo ha N. Planare.

Nucleazione Planare: quando il corpo estraneo è di composizione e struttura simili a quelle del liquido. (Saldature)

Solidificazione delle Leghe: per avere solidificazione si deve sottoraffreddare in funzione della composizione.

Caso ideale: si verifica all'interfaccia S/L. Non c'è grad. di concentrazione di soluto nel L., mentre c'è grad. di concentrazione di soluto nel S. per la diffusione allo S.S.

Caso reale: c'è grad. di Concentraz. di soluto all'interfaccia S/L mentre il L. rimane a distanza a C₀. All'interfaccia c'è un gradiente di T. dovuto al DC del soluto. Il solido ha sempre concentrazione C₀.

Crescita Planare, Cellulare, Dendritica, Dendritica Colonnare, Dendriti Equiassiche (oltre l'interfaccia S/L), a seconda della Velocità di raffreddamento.

DIFETTI

Influenzano: la diffusione (vacanze), la deformabilità a freddo, il comport. a caldo.

Puntiformi: auto-interstiziale, vacanza (facilita la diffusione), impurezza interstiziale o sostituzionale. Frenkel: vacanza + interstiziale; Schottky: vacanza anionica + vacanza cationica.

Dislocazioni a Spigolo: linea di disloc. è a b e si muove nella direzione di b.

Dislocazioni a Vite: linea di disloc. è a b e si muove nella direzione a b.

Bordi dei grani: spessi poche unità di atomi e raccordano zone con crescite orientate diversamente. A Tamb sono + resistenti del cuore; alle alte Temp. sono meno resistenti. Coerente, semicoerente, incoerente.

Sistemi di scorrimento: i piani che scorrono + facilmente sono quelli più compatti.

CFC: 4 piani x 3 direzioni=12 CCC: 6 piani x 2 direz. EC: solo 3 sistemi di scorrimento, quindi i CUBICI sono più facilmente lavorabili per deformazione plastica (+ duttili).

TTC (cementazione)

Carbo-Cementazione: C<0.2% (max un C20. o 20..), acc. Speciali da costruzione al C o basso legati. Gassosa a 900°C x 3/4h. In sup. poi si arriva a circa 0.8% C. Segue Tempra + Rinvenimento (o Distens.) perché la permanenza a 900° può portare all'ingrossamento del grano, inoltre l'arricchimento di C in superf. la rende più temprabile. A 900°C perché con queste %C ho fase g che devo avere perché ammette una % di C disciolta maggiore.

Nitrurazione: su acc. da bonifica (basso legati), C < 0.3% (Cr=2/3%) a 500°C però per 40/100h (diffusività più lenta). Sino a 11000 HV. Prima della Nitrurazione si fa una Bonifica, mentre dopo non si temprano più perché sono già estremamente duri. E' più superficiale, più costosa (tempi + lunghi, acciai di partenza più pregiati).

RICOTTURA e RICRISTALLIZZAZIONE

I grani allungati si riformano dando luogo a grani + fini (strain-free), grazie alla Diffusione. Meno duri e + duttili (+ facilmente lavorabili),  + omogenei, si possono imprimere ulteriori deformazioni a freddo (annulla l'Incrudimento!). Vado 50°C sopra A₃ e mi fermo per riscaldare tutto il pezzo e poi raffreddo in forno (lento!).

Fattori: temperatura, tempo di permanenza, dimensioni iniziali dei grani, composizione. Non altera la geometria, ma solo la struttura.

E' necessario un grado minimo di deformazione (def. Critica), dopodiché più è deformato e più si abbassa T_R .

DIFFUSIONE

Affinché un atomo possa diffondersi deve superare un'Energia di Attivazione E*. Man mano che la T aumenta sempre + atomi avranno un livello di energia sufficiente per diff. Probabilità di trovare atomi con energia suff. = .

Concentraz. di Vacanze:

Diffusività [m²/s] dipende da: Temperatura, materiale soluto, materiale solvente, struttura. Aumenta con T e con la Concentrazione di Vacanze.

Equazione di Arrhenius: influenza delle T sulle velocità di reazione (T in KELVIN!!!)

1° FICK: cond. Stazionarie (se la conc. Di atomi di soluto C non varia nel tempo. Flusso di Atomi da una zona ad conc. Ad una a conc. = Diffusività x Grad. di Concentrazione = [atomi/m²s].  . Più alto è il gradiente di concentrazione e più grande è il Flusso J di atomi.

2° FICK: cond. NON Stazionarie (+ realistiche). In generale la Concentrazione di atomi in diffusione varia sia nel tempo che con la distanza! .

La velocità con cui varia la concentrazione in un punto è proporzionale alla diminuzione del Flusso di atomi, cioè il fenomeno rallenta man mano che avanza. Oppure: il Flusso di atomi diminuisce man mano che mi avvicino all'equilibrio proprio perché si riduce il grad. di Concentrazione.

INTERPOLAZIONE:

DEFORMAZIONE PLASTICA

Sforzo di Frenkel: T dove b è la distanza tra 2 atomi ed a è la distanza tra i 2 piani. Sono + deformabili quelli a max densità, con max PF.

Legge di Schmid: Tensione di Scorrimento risolta (vedi esercizio)

Consistenza K: Tensione per avere una Def. Plastica = 1 (a caldo oppure a freddo).

Tensione di Flusso s_f: tensione per avere una deform. Plastica continua.

Ludwig (a freddo: T < T_R = 0.5T_fusione):

Norton (a caldo: T > T_R): Acciai: 0.05<m<0.3. Superplastici: m>0.3

Strizione =              Allungamento =

n s_f , meno deformabile, perché si riduce  il campo di "Def. omogenea".

m : meno deformabile e aumenta la velocità di rottura dopo la strizione (si restringe questo campo).

Incrudimento T s_f per far muovere le dislocazioni.

A Caldo, fissata la e, all'aumentare di ho bisogno di alte s_f

Dove ho lo Stress Max, lì ho la Strizione!!!

T. TERMICI

Tempra: IPOeut. (40-50°C>A₃); IPEReut. (40/50°C>A₁), altrimenti NON ho Aust.

ACCIAI

Fe o FeG Non Trattabili Termicamente (NON si specifica la composizione!!!)

Caratt. Meccaniche: Carico a Rottura (E: Snervamento)

Impiego: Dxx per deform a freddo; Bxx per cemento armato seguito dal C di Rottura

eventuale elemento in Lega (Fe E36 Mn, Fe B215)

C o CG Non Legati (al solo Carbonio)

tenore di C

eventuale elemento in Lega (GC20)

G o numero XX Debolmente Legati (ogni elemento < 5%)

XX tenore di C

elementi in Lega

tenori CORRETTI elementi in Lega (se non specie. è il minimo garantito)(18NiCr16)

X o GX Legati (almeno un elemento > 5%)

tenore di C

elementi in Lega

tenori NON CORRETTI elementi in Lega (GX 15 Cr 13)

da Bonifica : al C>0.2%, al Cr, al Ni-Cr-Mo (devono essere temprabili!)

da Cementazione: al C<0.2%, basso legati al Ni, Cr, Mn, Mo

Automatici: con aggiunta di Pb e a volte di S.

da Nitrurazione: C<0.3% con aggiunte di Cr (2-3%), Al, Mo

per Molle: al C con D.P. a Freddo, al Si, Cr, V

per Cuscinetti: al Cr (0.5/2%) con 1% di C (es. 100 Cr 6) (compos. chimica Rigorosa!), da Cementazione, INOX

INOX: >12%Cr (corrosione), Molto Poco C (<0.03%, se non assente!): Martensitici (400; AISI 430,T posso Temprarli; manca il Ni), Ferritici (400; manca il Ni;), Austenitici (200 e 300; AISI 304; Ni>8% per Austenite Stabile,), Duplex (Aust.-Ferr.; sia Ni che Cr, misti; AISI 22-05)

maraging: leghe Fe-Ni con pokissimo C; martensite di Ni; s_R sino a 2000 MPa!

al 13% di Mn: Austenitici; si induriscono con gli urti sino a 500HB

rapidi: alte %C (0.8%) + Cr, V, W, Mo per Utensili

GHISE (ottengo i vari tipi con i T.T. che modificano la struttura della Grafite; %C: 2.5 4.5, anche se il limite è di 6.7%)

bianca: C è tutta Fe₃C; Dura, resist. Usura, Fragile, poco lavorabile alle M.U.

grigia: senza T.T.; C è Grafite; a seconda del raffredd. Forme e Dimensioni diverse.

temprata: Tenace, resist. Fatica; con elementi di lega; fuori Fe₃C, dentro Grafite.

malleabile: Ricotta, Grafite. Costa ricuocere, quindi uso le sferoidali.

sferoidale: sferoidi di Grafite, DUTTILE Acciai; basso costo, p. di fusione, lavorabile alle M.U., colabile, resist. all'Usura ed alla Corrosione

legata: Cr, Mo, Ni, Cu

FORMULE

(PF) = 

r_V =

r_P =

r_L =

Arrhenius:

Ludwig: Norton:

Strizione =             Allungamento =