Dalle Ceste
Pierantonio 3 CM
I.T.I.S. G. GALILEI
CONEGLIANO
LABORATORIO
TECNOLOGICO
A.S. 2007/08
PROPRIETÀ DEI MATERIALI
1) Proprietà fisiche
2) Proprietà chimiche
3) Proprietà meccaniche
4) Proprietà tecnologiche
5) Proprietà magnetiche
Forniscono indicazioni riguardo le attitudini che
hanno i materiali a lasciarsi trasformare o di
resistere agli sforzi esterni
PROPRIETÀ FISICHE
Si riferiscono alle caratteristiche generali della materia:
(massa volumica – dilatazione termica – capacità termica massica – conducibilità
termica – conducibilità elettrica)
Proprietà chimiche
Tabella proprietà fisiche
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PROPRIETÀ CHIMICHE
Riguardano i fenomeni che si producono fra un materiale e l’ambiente in cui esso è posto.
 Aspetto utile (decapaggio, cromatura …)
 Aspetto dannoso (corrosione)
Decapaggio: serve a liberare una superficie metallica dalle
scaglie di ossidi che la ricoprono e che si sono formate in seguito
ad un riscaldamento a temperatura elevata in presenza di
ossigeno atmosferico (come avviene per esempio nella
laminazione a caldo, nella saldatura, nello stampaggio).
Nel caso degli acciai il decapaggio chimico viene compiuto
mediante immersione del materiale in una soluzione costituita da
acqua ed acido cloridrico (10%) o acqua con una miscela di
acido cloridrico e acido solforico a temperatura di 60/80 °C
Corrosione: alterazione chimica che l’ambiente esterno può
provocare nei materiali metallici (fino alla distruzione).
Può essere provocata da reazioni chimiche (affinità del metallo
con un agente corrosivo come il liquido) o da reazioni
elettrochimiche (prodotte da correnti elettrolitiche che si
generano tra zone a potenziale diverso, secondo il principio della
pila galvanica).
Proprietà meccaniche
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PROPRIETÀ MECCANICHE
Indicano l’attitudine di un materiale a resistere alle sollecitazioni esterne che
tendono a deformarlo
SOLLECITAZIONI:
• Sollecitazione statica: la forza applicata è gradualmente
crescente, da
zero fino al suo valore massimo, per un tempo variabile da alcuni secondi a
qualche minuto.
• Sollecitazione dinamica: la forza applicata alla provetta in esame è
applicata per un brevissimo tempo, quasi istantaneo (urto).
• Sollecitazione a fatica: il materiale è sottoposto ad una successione di
sollecitazioni dinamiche, dirette nello stesso senso oppure in senso variabile
periodicamente.
Alle sollecitazioni applicate corrispondono delle deformazioni.
DEFORMAZIONI:
• Elastiche: togliendo il carico, il materiale riprende la forma e le dimensioni
primitive.
Prove
• Permanenti: togliendo il carico, il materiale non torna più alla forma e alle
dimensioni iniziali.
Proprietà tecnologiche
Perché gli organi di macchine rispondano agli scopi cui sono destinati,
occorre che le deformazioni determinate dai carichi non siano permanenti,
ma elastiche.
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PROVE
• Tipi di sollecitazioni: statiche; dinamiche; a fatica
• Tipi di prove:
- distruttive: distruggono o danneggiano il provino (o il pezzo)
- non distruttive: non sono prove meccaniche
(tra queste ultime ricordiamo per esempio il controllo mediante ultrasuoni, utilizzato per
individuare la presenza di difetti all’interno dei pezzi)
Prove meccaniche:
 Prova di trazione
 Prova di resilienza
 Prova di durezza
Proprietà meccaniche
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PROVA DI TRAZIONE
UNI 551-552-10002-556
È la prova meccanica più importante in quanto misura le fondamentali proprietà
meccaniche con le quali si classificano, si designano e si scelgono i materiali metallici
È una prova distruttiva, perché determina la rottura del provino.
La norma UNI 10002/1 indica che la prova, a temperatura costante, consiste nel sottoporre
una provetta ad un carico di trazione applicato con una certa velocità d’incremento fino a
provocarne la rottura allo scopo di determinare le caratteristiche di resistenza, elasticità,
deformabilità.
La sollecitazione applicata è quindi di tipo statico cioè gradualmente crescente
Diagramma carichi/allungamenti
Prove
Prova di resilienza
PROVA DI RESILIENZA
UNI 4431 UNI-EN 10045
È la prova meccanica che determina la resistenza agli urti dei materiali.
È una prova distruttiva in quanto provoca la rottura del provino in esame.
Si esegue mediante il pendolo di Charpy.
La Resilienza si indica col simbolo K.
La prova di resilienza è indice della tenacità del materiale; un materiale può esere definito
tenace quando possiede una buona resistenza a trazione accoppiata a un buon allungamento e
a una buona resilienza.
I materiali tenaci, che hanno una struttura a grano fine, si rompono per deformazione plastica e
presentano una sezione di rottura deformata con frattura di aspetto fibroso.
L’inverso della resilienza [1/K] dà indicazione sulla fragilità del materiale: quanto più grande è la
resilienza, tanto più piccola risulta la fragilità.
I materiali fragili, che generalmente hanno struttura a grano grosso, si rompono per decoesione
dei cristalli, cioè per distacco, senza deformazione apprezzabile, presentando una frattura netta,
piana, lucente.
Al diminuire della temperatura cui si effettua la prova, la resilienza decresce. La temperatura a
cui la resilienza subisce una brusca diminuzione è detta temperatura di transizione Tt (mezzeria
dell’intervallo).
Prove
Immagini del pendolo
Fratture dei provini
PROVA DI DUREZZA
DUREZZA: resistenza di piccole porzioni di materia alle sollecitazioni che tendono a
spostarle localmente
La prova è meccanica, è quasi sempre una prova non distruttiva; talvolta però l’impronta
lasciata dal penetratore rende l’oggetto (es.: ruota dentata o guida) non più utilizzabile.
Si distinguono prove di macrodurezza e prove di microdurezza (in base ai carichi applicati)
• MACRO: carichi applicati > 10 [N]
• MICRO: carichi applicati < 10 [N]
La prova si esegue con il durometro.
La prova consiste nel far penetrare nel pezzo da provare un “penetratore” (diverso nella
forma e nel materiale a seconda del metodo utilizzato) mediante un carico di prova “F”
(diverso a seconda del materiale e del metodo utilizzato) e nel misurare la lunghezza
media “d” (diametro, diagonale) o la profondità “h” dell’impronta lasciata sulla superficie del
pezzo dopo aver tolto il carico
I metodi più noti di misura della durezza sono Brinell; Rockwell e Vickers. Vi sono anche
altri metodi Shore; Knoop; Herbert ecc…
Prova Brinell
Prove
PROVA DI DUREZZA BRINELL
UNI 560 - 75
Ideata dall’ingegnere svedese J.A. Brinell verso il 1900
Risulta attendibile per valori di durezza < 450 HBS
HBS è la sigla che caratterizza tale tipo di prova con penetratore sferico in acciaio al
carbonio temprato
Si esegue con un durometro (es.: durometro Frank detto “Francoscopio”), avente uno
schermo translucido ed un dispositivo a revolver per proiettare l’impronta ingrandita sullo
schermo (sul quale misurare il diametro mediante un righello)
Prima del 1975:
HB = P/S [Kgf/mm²]
S.I.
Dopo del 1975:
HBS = 0.102 * F/S [N/mm²]
La commissione ISO nel 1975 ha abolito l’unità di misura della durezza Brinell, i cui valori
sono quindi oggi numeri adimensionali (UNI EN ISO 6506)
Carichi di prova
Immagini prova Brinell
Prova di durezza
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(prova Brinell)
CARICHI DI PROVA
F = K * D²
K: coefficente che dipende dal materiale
D: diametro del penetratore [mm]
Il carico F deve raggiungere il suo
valore max in un tempo variabile da
2 a 8 [sec].
K = 30 materiali ferrosi
Il carico max deve rimanere
applicato per 10 / 15 [sec].
K = 20 acciai extradolci
K = 10 leghe leggere (leghe dell’alluminio)
K = 5 bronzi e ottoni (leghe del rame)
K = 2.5 metalli teneri
K = 1.25 metalli tenerissimi (stagno e sue leghe)
K = 0.5 piombo
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(prova Brinell)
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(prova di resilienza)
FRATTURE DEI PROVINI
Fe 370
88 Mn
V8
C 40
Rame
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PROPRIETÀ TECNOLOGICHE
Maggiore o minore attitudine di un materiale ad essere lavorato in un dato modo.
PROPRIETÀ TECNOLOGICHE:
 Plasticità: attitidine di un materiale a deformarsi permanentemente senza
rompersi quando é sottoposto a forze esterne.
In particolare, un materiale si dice:
duttile: se si può ridurre in fili
malleabile: se si può ridurre in lamine
piegabile: se si può piegare a freddo senza che si screpoli o si rompa
Materiali plastici: oro, argento, rame, ferro, piombo, alluminio, acciaio extra
dolce (a bassa percentuale di carbonio)
 Fusibilità: attitudine di un materiale ad essere trasformato in prodotto finito per
via di fusione a temperature non eccessivamente elevate.
In particolare, un materiale si dice:
colabile: se fornisce getti sani e compatti (esenti da soffiature)
Materiali adatti al getto: ghise, bronzi e leghe leggere (dell’alluminio) da fonderia
Continua
 Saldabilità: attitudine di un materiale ad unirsi saldamente con un materiale uguale per
mezzo di riscaldamento e fusione dei lembi o riscaldamento con rammollimento del
materiale e pressione tra i pezzi.
Maggiormente saldabili: acciai a basso tenore di carbonio
 Truciolabilità: attitudine di un materiale ad essere lavorato per asportazione di truciolo
Acciai a basso tenore di carbonio (poco duri), acciai al piombo ed allo zolfo (acciai
automatici)
 Temprabilità: attitudine di una materiale a subire trasformazioni cristalline tali da ottenere
una struttura diversa e caratteristiche differenti attraverso riscaldamenti e successivi
raffreddamenti più o meno rapidi.
Accai con percentuale di carbonio > 0,40%
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PROPRIETÀ MAGNETICHE
Indicano l’attitudine dei materiali metallici, posti in un campo magnetico, a modificare
le proprietà del campo stesso
sensibilità magnetica
caratteristica di ogni materiale
A seconda della loro “sensibilità magnetica”, i materiali metallici possono essere:
Paramagnetici: insensibili ma che rafforzano il campo, sono attratti debolmente
dalle calamite, come l’alluminio, acciai inox...
Magnetici: poco sensibili, sono attratti debolmente dalle calamite, come il cromo
Ferromagnetici: molto sensibili, sono attratti molto, come ferro, acciai e ghise
Diamagnetici: insensibili ma che indeboliscono il campo, sono respinti dalle
calamite, come oro e rame
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