Tecnologie Generali dei Materiali - Capitolo 5: Proprietà plastiche dei solidi cristallini

Set di flashcards di vocabolario per i concetti chiave del Capitolo 5 sulle proprietà plastiche dei solidi cristallini.

Plasticità

Concetto di deformazione plastica nei materiali cristallini: scorrimento dei piani a minor energia tramite dislocazioni, formazione di nuove dislocazioni (sorgenti Frank–Read), blocco delle dislocazioni sui bordi dei grani e incrudimento; processo irreversibile con DV=0 e aumento di forza.

Dislocazioni

Difetti lineari nel reticolo che permettono lo scorrimento dei piani cristallini e quindi la deformazione plastica.

Sorgenti Frank-Read

Meccanismi che generano nuove dislocazioni durante la deformazione, contribuendo all’incrudimento.

Incrudimento

Aumento della resistenza meccanica dovuto all’aumento del numero/delle interazioni tra dislocazioni; dipende dal numero di piani e di direzioni di scorrimento disponibili.

CCC (reticolo cubico a corpo centrato)

Struttura crystal: piani di massima densità atomica tipicamente diagonali; direzioni di scorrimento disponibili per piano.

CFC (reticolo cubico a facce centrate)

Struttura crystal con piani di massima densità atomica pari a 12; direzioni di scorrimento totali maggiore rispetto al CCC.

EC (struttura specifica mostrata)

Reticolo con piani di massima densità atomica pari a 2 e direzioni di scorrimento pari a 3 per piano (totale 6).

Piani di massima densità atomica

Piani con la maggiore densità di atomi; CCC: 6 piani, CFC: 12 piani, EC: 2 piani.

Direzioni di scorrimento

Direzioni lungo le quali possono avvenire gli scorrimenti: CCC → 12, CFC → 30, EC → 6 direzioni totali.

Distanza interatomica r0

Distanza tipica tra atomi adiacenti nel reticolo; importante per stimare le scale di spostamento durante lo scorrimento.

distanza tra piani h

Distanza tra piani cristallini adiacenti, usata nel calcolo delle reticolarità e della tensione di scorrimento.

Modulo di elasticità tangenziale (G)

Constante elastica tangenziale; G = E/(2(1+ν)); utilizata per stimare la relazione tra forza tangenziale e deformazione nel regime elastico.

Tensione di scorrimento τ

Tensione tangenziale necessaria per provocare lo scorrimento dei piani cristallini.

τmax (tensione di scorrimento massima)

Valore massimo della tensione tangenziale durante lo scorrimento; dipende dal materiale.

Atmosfera di Cottrell

Migrazione di atomi e vacanze intorno alle dislocazioni per ri-ottenere equilibrio energetico; facilita il movimento delle dislocazioni in determinate regioni.

Dislocazioni (densità ρ)

Numero di dislocazioni per unità di volume; espressa come ρ = ρ0 + α εP^β, dove ρ0 è il numero iniziale e α, β dipendono dal materiale.

Equazione di incremento della resistenza (σ = c ρ)

Resistenza σ proporzionale alla densità di dislocazioni ρ: σ = c ρ (c dipende dal materiale).

Acciai ipoeutettoidi

Acciai con carbonio < 0,8%.

Acciai ipereutettoidi

Acciai con 0,8% < C < 2,06%.

Carbonio interstiziale

Carbonio presente negli interstizi del reticolo del ferro; agisce come difetto puntuale ed influenza lo snervamento e l’incrudimento.

Grafico tensione-deformazione (s–e) AB, BC, CD, DE

Sequenza tipica: AB elastico, BC incremento di dislocazioni (cracking/incrudimento), CD pianerottolo (alta densità di dislocazioni), DE incrudimento.

Effetto Bauschinger

Fenomeno per cui l’incrudimento modifica la risposta in compressione rispetto all’allungamento, con s* e sS in configurazioni opposte.

Pre-deformazione e invecchiamento

Effetti dell’incrudimento dovuti a deformazione iniziale seguita da mantenimento a temperatura che evolve nel tempo; induce modifiche della risposta meccanica.

Equazione di Petch

Relazione σ = σi + k d^(-1/2) descrive l’aumento della resistenza con la riduzione della dimensione dei grani (d) dovuto all’effetto dei bordi dei grani sull’incrudimento.

Effetti dei bordi dei grani sull’incrudimento

Ne policristalli i bordi dei grani ostacolano lo scorrimento, aumentando l’incrudimento; σ = σi + k d^(-1/2).

Riassetto (Ricupero e Ricristallizzazione)

Fenomeni che avvengono a caldo, opposti all’incrudimento: recupero (ridispersione delle dislocazioni) e ricristallizzazione (nuovi grani, minore densità di dislocazioni).

Ricupero e ricristallizzazione (range)

Processi a temperature elevate che riducono le dislocazioni e ricostituiscono la struttura, riducendo l’incrudimento.

Strizione

Diminuzione repentina della tensione durante la deformazione plastica causata dal restringimento macroscopico della sezione della provetta; differenza tra tensione ingegneristica e vera.

Tensione vera vs tensione ingegneristica

La tensione vera considerata con A reale aumenta durante la deformazione, mentre la tensione ingegneristica usa A0; durante la strizione la tensione vera rimane maggiore.

Rottura (sR e EF)

Punto di rottura sR (resistenza a trazione) e punto EF (massimo della curva s-e; valore utile per valutare la resistenza a trazione del materiale).