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Leghe, diagrammi di stato e trattamenti termici, Miscibilità totale (una…

- - - - Dimensioni atomi solvente ≈ Dimensioni atomi soluto
      - Viste le simili dimensioni, gli atomi del soluto sostituiscono gli atomi del solvente nei cristalli
    - - Dimensioni atomi soluto << Dimensioni atomi solvente
      - Gli atomi del soluto si inseriscono nel reticolo distorcendolo
- - - - v = n - f +2 → v = n - f +1 (se la pressione è costante)
        
        Per un materiale puro dove coesistono fase solida e liquida v = 0 ossia anche la temperatura è costante :hotsprings:
        
        Se invece vi sono per esempio 2 componenti e 2 fasi v = 1, la temperatura varia!
  - - - Poi si forma il primo "germe" solido e termina la solidificazione a temperatura T''
        
        La temperatura rimane costante nella soldificazione
        
        Questo non accade nelle leghe :red_cross:
        
        La solidificazione nelle leghe avviene in un intervallo di temperatura ΔT
  - - - Miscibilità totale
        
        Si individua una "Curva del Liquidus" (inizio solidificazione) e una "Curva del Solidus" (fine della solidificazione)
        
        Tra le due curve coesistono liquido + solido :warning:
        
        Es: Cu-Ni
      - Totalmente immiscibile
        
        Es: Pb-Sn
        
        Gli elementi solidificano separatamente, si individua il "Punto Euttettico" ("Fonde bene"), cioè è il punto di fusione della lega alla minima temperatura. Una lega alla concentrazione dell’eutettico fonde a temperatura costante come abbiamo visto per gli elementi puri
      - Miscibilità parziale
        
        Alcune fasi si mescolano, altre no, compare la trasformazione allo stato solido (es: Austenite --> Perlite)
        
        Es: Fe-C
- - - - Acciai Ipoeutettoidi (C < 0,8%)
        
        Ferrite-Perlite
        
        In base alle % di C
      - Acciai Ipereutettoidi (0,8 % < C < 2,06 %)
        
        Cementite-Perlite
      - Acciaio Eutettoide (C = 0,8%)
        
        Struttura perlitica
  - - - Il reticolo CFC permette l'inserimento di atomi di carbonio al centro!
  - - - C punto euttettico T = 1147°C, campo delle ghise e si ha austenite + cementite (ledeburite)
        
        CD aumenta percentuale di carbonio, aumenta la temperatura di solidificazione
        
        AHIECF linea del solidus, al di sotto stato solido
        
        NHI passaggio ferrite δ - austentite
        
        GS passaggio austenite - ferrite α, la linea ha pendenza che dipende dalla percentuale di carbonio
        
        S punto eutettoide T = 723°C, lamelle alternate di cementite e ferrite α (perlite)
        
        1 more item...
- - - - Successivamente si raffreddano i campioni con una temperatura al di sotto dell'austenizazzione (es: 715°C) e poi raffreddati ancora in acqua a T ambiente (Raffreddamenti a gradino)
        
        Osservando i campioni riscaldati e poi raffreddati al microscopio si osservano le trasformazioni struttrali in base alle temperature usate nel primo raffreddamento e in base al tempo di raffreddamento
        
        715°C per un bel po' di tempo, il carbonio ha il tempo di uscire dal CFC e l'austenite si trasforma in Perlite grossolana
        
        715°C per poco tempo e lo metto in acqua subito (Tempra), il carbonio non ha il tempo di diffondere e rimane intrappolato nel CFC, l'austenite diventa Martensite
        
        Si forma a T compresa tra 200°C (Martensite start) e 60°C (Martensite finish)
        
        A 660°C ottengo la Perlite lamellare in circa 1 minuto
        
        A 580°C ottengo Perlite lamellare fine in 5 secondi
        
        A 490°C ottengo Troostite (struttura perlitica finissima) in alcuni secondi
        
        A 400°-300°C ottengo la Bainite in qualche minuto
        
        I valori si riferiscono particolarmente agli acciai eutettoidi, per quelli ipoeutettoidi occorre una temperatura più bassa per gli ipereutettoidi più alta (a cuasa di ferrite e cementite dati dalle percentuali di carbonio)
- - - - Atmosfera controllata, oppure atmosfera ricca di un elemento (C o N), facili da gestire, ma comportano problemi di ossidazione ad alte temperature
    - - Il pezzo è posato su un letto di sali fusi e ricoperto da essi, riscaldano velocemente, non ossidano, ma rischia di rimanere tracce di sale (nitrato di sodio) sul pezzo --> corrosione
    - - Per pezzi di grosse dimensioni o trattamenti localizzati, riscaldamento da bobina per effetto Joule
    - - Totale assenza di elementi che reagiscono con il metallo, ma costa molto e serve tempo per creare il vuoto
  - - - Ricottura
        
        Raffreddamento lento con forno spento (porta chiusa (Perlite grossolana) o aperta (Perlite lamellare fine) del forno), la temperatura diminuisce molto lentamente
        
        Materiale molto deformabile
      - Normalizzazione
        
        Si estrae il pezzo dal forno esponendolo ad un flusso d'aria che asporta il calore più velocemente (Bainite)
        
        Materiale poco deformabile
      - Tempra
        
        Si immerge il pezzo in un liquido (acqua o olio) per un raffreddamento istantaneo (Martensite)
        
        Materiale quasi indeformabile, fragilissimo
      - Rinvenimento
        
        Si attua solo dopo la tempra e consiste nel riscaldare il materiale a T inferiore a quella di austenizzazione facendo fuoriuscire il carbonio e si ottiene la bonifica del materiale (Sorbite)
        
        Rischio di aumento di fragilizzazione (si deve raffreddare velocemente)
    - - Omogeneizzazione
        
        Ha lo scopo di annullare i trattamenti termici fatti sul pezzo, ristabilendo un equilibrio chimico-strutturale, il pezzo viene riscaldato fino T inferiore dell'intervallo di fusione della lega (550-600°C), poi raffreddato lentamente a forno ad atmosfera controllata
      - Ricottura
        
        Il pezzo viene riscaldato a T più bassa rispetto all'omogeneizzazione e poi raffreddato ad aria, serve per ridurre l'incrudimento
      - Bonifica
        
        Similmente alla tempra negli acciai il pezzo viene riscaldato fino a portare in soluzione solida gli elementi nella lega, poi viene lasciato cadere in vasca d'acqua, il pezzo diventa duttilissimo :warning:
        
        Succesivamente si procede con l'invecchiamento, il pezzo viene lasciato T ambiente per giorni/mesi (invecchiamento naturale) oppure lo metto in forno a T = 150° per qualche ora (invecchiamento artificiale), il pezzo ha maggiore resistenza meccanica
  - - - Introduzione di atomi di C in acciai da cementazione (ossia a basso contenuto di carbonio)
        
        Meno costoso, strati induriti per sopportare forti pressioni, ma il pezzo subisce deformazioni rilevanti da rifinire
    - - Introduzione di atomi di N in acciai da nitrurazione (ossia ad alto conenuto di alluminio)
        
        Nessuna deformazione rilevante, resistenza all'usura migliore e alla corrosione di aria o acqua, durezza elevata a T elevate, ma più costoso