(4) resilienza

Tecnologia Meccanica Proff. Luigi Carrino – Antonio Formisano

Tenacità e resilienza


COMPORTAMENTO DUTTILE E FRAGILE

Comportamento a trazionedi un materiale fragiledi un materiale fragile(Brittle) e di uno duttile(Ductile)


FRATTURA DUTTILE

Alta deformazione plasticae lenta propagazione della cricca

a) Inizio della strizione

b) Coalescenza delle cavità ed inizio della rottura

c) Propagazione della frattura interna

d) Estensione della frattura alla sezione resistente

e) Rottura (per coppa e cono)


FRATTURA DUTTILE

La rottura avviene dopo una deformazione plastica

Il cedimento che mette fine al comportamento elastico ècausato dallo scorrimento di piani cristallini, che siverifica su piani inclinati di circa 45° rispetto alladirezione di applicazionedella forza dove le tensionidirezione di applicazionedella forza dove le tensionitangenziali sono massime


FRATTURA FRAGILE

Rottura che avviene dopo una piccola (o in assenza di) deformazioneplasticaIl cedimento consiste nella perdita di coesione fra gli atomi,fenomeno che porta al distacco frontale del materialeTipica dei ceramici e di alcuni metalli

Un materiale fragile è un materiale che si rompe dopo unallungamento percentuale di circa il 5%


Le fratture fragili nei metalli sono dovute a difetti come:•pieghe•porosità•strappi e cricche•danni da corrosione

FRATTURA FRAGILE

•danni da corrosione•infragilimento da idrogeno


FRATTURA FRAGILE

Il comportamento a rottura di un materiale dipende da moltifattori. In particolare, contribuiscono alla rottura fragile:

•Statodi tensionetriassiale(es: in prossimitàdi un intaglio)•Statodi tensionetriassiale(es: in prossimitàdi un intaglio)•Bassa temperatura•Alta velocità di deformazione (un materiale che si rompeduttilmente in una prova di trazione può rompersi fragilmentein una prova di impatto)


FRATTURA DUTTILE E FRAGILE

Frattura duttile Frattura fragile


La tenacità è una misura dellaquantità di energia che unmateriale è in grado di assorbireprima di giungere a rottura

Si definisceresilienza la capacità

TENACITÀ E RESILIENZA

Si definisceresilienza la capacitàche ha un materiale di resisterealla rottura a flessione per urto

L’inverso della resilienza fornisceindicazioni sulla fragilità delmateriale: quanto più grande è laresilienza, tanto più piccola risultala fragilità


PROVA DI RESILIENZA (UNI 4431 / UNI EN 10045)

La macchina per eseguire la prova diresilienza è nota con il nome di Pendolo diCharpy.Il pendolo di Charpy consiste in unapesantemazza che scende per gravitàpesantemazza che scende per gravitàdall’alto, incontra sulla sua traiettoriapendolare una provetta unificata, la rompee continua la sua corsa oltre la provettarisalendo fino ad una certa quota.



La macchina è tarata per dareimmediatamente su un quadrante il valoredell’energia assorbita dalla provetta.Oltre alla provetta, anche gli appoggi dellamacchina e la testa della mazza chemacchina e la testa della mazza checolpisce la provetta devono possedereforma e dimensioni unificate per garantirealla prova valori attendibili, confrontabili eripetibili.



Il lavoro assorbito dalla provettanell’urto è dato dalla differenza fral’energia posseduta dal pendoloall’inizio della sua corsa e l’energiaposseduta nella posizione finale,quando è risalito oltre la provetta.



L’energia disponibile prima della caduta èdata dal peso P del pendolo moltiplicatoper l’altezza di caduta H.L’energia posseduta dal pendolo quandorisale è dato dal peso P moltiplicato perl’altezza h di risalita.



Quindi il lavoro per rompere la provettaè dato da:L = (P H) – (P h)Dividendo L per la sezione S0 dellaprovetta in corrispondenza del taglio, siottiene l’indice di resilienza:K = L/S0


Per rendere attendibile la prova di resilienza è necessarioutilizzare provetteunificate aventi precise caratteristiche dimensionali e di formaLe provette normali hanno sezione quadrata con lato 10 mme lunghezza di 55mm; durante il prelievo si deve evitare ogni riscaldamento o raffreddamentoche potrebbe alterare le proprietà del materialeLe provette hanno un intaglio a “U” e a “buco di chiave” profondi 5 mm,

PROVA DI RESILIENZA (UNI 4431 / UNI EN 10045)PROVETTE UNIFICATE

oppure a “V” profondo 2 mmPer i materiali non ferrosi si può usare la provetta Mesnagercon intaglio a “V”profondo 2 mmA secondo del tipo di provetta usata varia il simbolo della resilienza


Le norme prescrivono che la macchina deve rendere disponibile un’energia nominale di300±10 J e che la velocità di impatto deve risultare compresa nell’intervallo 5÷5.5 m/s

La superficie della provetta dopo la rottura si presenterà poco riflettente e di aspettofibroso se la rottura è stata ditipo duttile, cioè preceduta da una notevole deformazioneplasticaNel caso di frattura fragile la superficie di rottura si presenterà riflettente; ladeformazioneplasticaèpraticamentenulla


deformazioneplasticaèpraticamentenulla

I risultati vengono espressi con la seguente simbologia:

KU nel caso di provino con intaglio a UKV nel caso di provino con intaglio a V

Se le condizioni di prova non sono quelle normali è necessario completare il simbolocon altre indicazioni: energia disponibile della macchinae le dimensioni della provetta


La temperatura normale di prova è 23±5°C

Per prove a temperature differenti, la provetta deve essere immersa nelmezzo di raffreddamento o riscaldamento per un tempo sufficiente a farraggiungere all’intera provetta la temperatura prescritta e non devonotrascorrerepiù di 5s tra il prelevamentoa temperaturacontrollatae la


trascorrerepiù di 5s tra il prelevamentoa temperaturacontrollatae lafine della prova

I valori di resilienza possono variare sensibilmente; infatti a bassetemperature la resilienza assume valori decisamente inferiori a quelliottenuti a temperatura superiore

Inoltre, si evidenzia un campo di temperature in cui i valori di resilienzasubiscono una brusca variazione


PROVA DI RESILIENZA (UNI 4431 / UNI EN 10045)TRANSIZIONE DUTTILE-FRAGILE


PROVA DI RESILIENZA (UNI 4431 / UNI EN 10045)TRANSIZIONE DUTTILE-FRAGILE

Influenza del tenore di carbonio


CURIOSITÀ

Affondamento del Titanic:il Titanic era costruito con acciaio contemperatura di transizione duttile-fragile a 32°C. Il giornodell’affondamento, la temperatura del mare era -2°C; ciò rese la strutturamolto fragile e suscettibile al danneggiamento.

(4) resilienza

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