Introduzione alle Leghe Metalliche
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Questions and Answers

Quale dei seguenti descrive meglio la dislocazione a spigolo?

  • Una dislocazione che si muove liberamente nel reticolo
  • Un difetto lineare in cui gli atomi sono fuori posto (correct)
  • Un difetto che non influisce sulla deformazione plastica
  • Un atomo che occupa una posizione interstiziale
  • In quale situazione si verifica una soluzione solida interstiziale?

  • Quando gli atomi si dispongono in un rapporto stechiometrico
  • Quando il soluto ha un raggio atomico molto più piccolo del solvente (correct)
  • Quando gli atomi di soluto sostituiscono quelli del solvente
  • Quando entrambi gli atomi hanno raggi atomici simili
  • Quale dei seguenti elementi di lega può formare soluzioni solide sostituzionali con il ferro?

  • Ossigeno
  • Silicio
  • Carbonio
  • Nichel (correct)
  • Quale affermazione sui difetti di punto è corretta?

    <p>Possono includere vacanze reticolari e atomi interstiziali</p> Signup and view all the answers

    I raggi atomici confrontabili tra ferro e cromo portano a quale tipo di soluzione solida?

    <p>Sostituzionale</p> Signup and view all the answers

    Cos'è il vettore di Burgers in relazione ai difetti di linea?

    <p>Un termine che descrive l'ampiezza e la direzione della distorsione del reticolo</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è vera riguardo alle soluzioni solide?

    <p>Devono contenere almeno due elementi con raggi atomici simili</p> Signup and view all the answers

    Che ruolo svolgono le frecce nel reticolo indicate nelle soluzioni solide?

    <p>Rappresentano zone soggette a compressione o trazione</p> Signup and view all the answers

    Che cosa caratterizza una dislocazione a spigolo positiva?

    <p>Il semipiano è sopra il piano di scorrimento.</p> Signup and view all the answers

    Quale tra questi fattori facilita i fenomeni diffusivi in corrispondenza dei bordi di grano?

    <p>Inferiore densità atomica.</p> Signup and view all the answers

    Che tipo di difetto è una dislocazione mista?

    <p>Una dislocazione che presenta caratteristiche di spigolo e a vite.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la dimensione tipica dei grani cristallini nelle leghe metalliche di uso comune?

    <p>Tra 10 e 100 μm.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la causa principale dei difetti di impilamento?

    <p>Irregolarità nella sequenza di impilamento dei piani atomici.</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione sui bordi di grano è corretta?

    <p>Rappresentano disomogeneità di posizionamento degli atomi.</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono gli atomi interstiziali?

    <p>Atomi che si trovano in posizioni non previste nel reticolo.</p> Signup and view all the answers

    Qual è il principale effetto delle vacanze reticolari?

    <p>Facilitano il movimento degli atomi.</p> Signup and view all the answers

    Quale dei seguenti è un esempio di difetto di linea?

    <p>Dislocazione</p> Signup and view all the answers

    Come influiscono le vacanze reticolari sulle proprietà meccaniche dei metalli ad alta temperatura?

    <p>Possono causare riduzioni di proprietà meccaniche</p> Signup and view all the answers

    Qual è la caratteristica degli atomi interstiziali in un reticolo metallico?

    <p>Provocano sempre una deformazione del reticolo</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresentano gli atomi sostituzionali in una lega metallica?

    <p>Atomi che si sostituiscono all'elemento principale</p> Signup and view all the answers

    Quale affermazione è vera riguardo al numero di vacanze reticolari nei solidi?

    <p>Aumenta con l'aumento della temperatura</p> Signup and view all the answers

    Che cosa si intende per 'soluzioni solide' in metallurgia?

    <p>Leghe formate da elementi che si dissolvono reciprocamente</p> Signup and view all the answers

    Quale di queste affermazioni descrive meglio i difetti di superficie?

    <p>Possono influenzare il comportamento meccanico della lega</p> Signup and view all the answers

    Quale delle seguenti affermazioni è errata riguardo ai difetti reticolari?

    <p>Tutti i solidi sono esenti da difetti reticolari</p> Signup and view all the answers

    In che modo la dislocazione a spigolo negativa si differenzia da quella positiva?

    <p>La dislocazione a spigolo negativa ha il semipiano situato sotto quello di scorrimento, mentre quella positiva è sopra.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la caratteristica principale delle dislocazioni miste?

    <p>Le dislocazioni miste presentano caratteristiche sia delle dislocazioni a spigolo che a vite.</p> Signup and view all the answers

    Cosa determina la densità atomica inferiore nei bordi di grano?

    <p>La densità atomica inferiore nei bordi di grano è causata da disomogeneità di posizionamento degli atomi.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la dimensione tipica dei grani cristallini nelle leghe metalliche comuni?

    <p>La dimensione tipica dei grani cristallini è generalmente compresa tra 10 e 100 micrometri.</p> Signup and view all the answers

    Che tipo di difetto sono i difetti di impilamento?

    <p>I difetti di impilamento sono difetti di volume microscopico causati da irregolarità nella sequenza di impilamento dei piani atomici.</p> Signup and view all the answers

    Qual è il ruolo dei bordi di grano nella diffusione atomica?

    <p>I bordi di grano facilitano la diffusione atomica a causa della loro bassa densità atomica.</p> Signup and view all the answers

    Come influenzano le dislocazioni il comportamento di un materiale?

    <p>Le dislocazioni permettono la deformazione plastica nei materiali, influenzando la loro resistenza e duttilità.</p> Signup and view all the answers

    Cosa rappresenta il vettore di Burger in relazione alle dislocazioni?

    <p>Il vettore di Burger rappresenta la distanza e la direzione della deformazione causata dalla dislocazione in un reticolo cristallino.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la differenza principale tra soluzioni solide sostituzionali e interstiziali?

    <p>Nelle soluzioni solide sostituzionali, gli atomi di soluto sostituiscono quelli del solvente, mentre nelle interstiziali, gli atomi di soluto si inseriscono negli spazi interstiziali del reticolo.</p> Signup and view all the answers

    Cosa determina se una lega metallica si comporta come una soluzione solida sostituzionale o interstiziale?

    <p>La dimensione dei raggi atomici degli elementi coinvolti determina il tipo di soluzione solida.</p> Signup and view all the answers

    Quali tipi di dislocazione esistono e come influiscono sulla deformazione plastica?

    <p>Esistono dislocazioni a spigolo, a vite e miste, e il loro movimento consente la deformazione plastica nei metalli.</p> Signup and view all the answers

    Chi è il solvente e quali elementi di lega sono spesso usati negli acciai?

    <p>Il solvente è il ferro (Fe) e gli elementi di lega comuni sono il manganese (Mn), il cromo (Cr), il nichel (Ni) e il carbonio (C).</p> Signup and view all the answers

    Qual è il ruolo del vettore di Burgers in una dislocazione?

    <p>Il vettore di Burgers definisce l'ampiezza e la direzione della distorsione del reticolo attorno alla dislocazione.</p> Signup and view all the answers

    In che modo la presenza di atomi interstiziali influenza le proprietà delle leghe metalliche?

    <p>Gli atomi interstiziali possono migliorare la resistenza e la durezza della lega, ma possono anche influenzare la duttilità.</p> Signup and view all the answers

    Cosa si intende per immiscibilità in una lega metallica?

    <p>L'immiscibilità si verifica quando gli elementi A e B rimangono separati senza formare soluzioni solide.</p> Signup and view all the answers

    Cosa caratterizza gli effetti delle dislocazioni sulle proprietà meccaniche dei metalli?

    <p>Le dislocazioni facilitano la deformazione plastica e influenzano la resistenza e la durezza del metallo.</p> Signup and view all the answers

    Quali sono i principali tipi di difetti reticolari nei materiali metallici?

    <p>I principali tipi di difetti reticolari sono difetti di punto, difetti di linea, difetti di superficie e difetti di volume.</p> Signup and view all the answers

    Cosa sono le vacanze reticolari e quale ruolo svolgono nei solidi metallici?

    <p>Le vacanze reticolari sono la mancanza di un atomo in una posizione reticolare e possono facilitare i processi diffusivi, ma negativamente influenzare le proprietà meccaniche.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la differenza tra atomi interstiziali e atomi sostituzionali?

    <p>Gli atomi interstiziali si posizionano in spazi vuoti del reticolo, mentre gli atomi sostituzionali sostituiscono atomi del materiale principale.</p> Signup and view all the answers

    In che modo la temperatura influisce sul numero di vacanze reticolari in un solido?

    <p>Il numero di vacanze reticolari, $N_v$, aumenta con l'aumento della temperatura.</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'effetto delle impurezze negli metalli puri e nelle leghe?

    <p>Negli metalli puri ci sono sempre piccole quantità di impurezze, mentre nelle leghe gli elementi vengono aggiunti intenzionalmente come alliganti.</p> Signup and view all the answers

    Qual è la conseguenza della distorsione del reticolo causata dagli atomi interstiziali?

    <p>La distorsione del reticolo causata dagli atomi interstiziali può influenzare la deformabilità e altre proprietà meccaniche del materiale.</p> Signup and view all the answers

    Perché le vacanze reticolari possono essere considerate utili in alcuni casi?

    <p>Le vacanze reticolari possono promuovere i processi diffusivi e aiutare a limitare i gradienti di concentrazione.</p> Signup and view all the answers

    Qual è l'importanza della distinzione tra difetti 1D, 2D e 3D nei materiali metallici?

    <p>Questa distinzione aiuta a comprendere come ogni tipo di difetto influisce sulle proprietà meccaniche e fisiche del materiale.</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Introduzione alle Leghe Metalliche

    • In base all'elemento di lega (alligante) e alle quantità aggiunte al metallo si hanno 3 casi:
      • Soluzioni solide: l'elemento di lega è solubile nel reticolo del metallo base.
      • Composti: gli atomi si dispongono ordinati e in rapporto stechiometrico.
      • Immiscibilità: gli elementi rimangono separati nella lega.

    Soluzioni solide

    • Sostituzionali: gli atomi del soluto sostituiscono quelli del solvente nelle posizioni ordinarie del reticolo.
    • Interstiziali: gli atomi di soluto si posizionano negli interstizi del reticolo del solvente.

    Raggi atomici e tipi di soluzioni solide

    • Per determinare il tipo di soluzione solida, si considera il raggio atomico degli elementi.
    • Nei casi degli acciai (ferro come solvente):
      • Raggio atomico simile: si forma una soluzione sostituzionale (es. Fe-Cr, Fe-Mn).
      • Raggio atomico molto diverso: si forma una soluzione interstiziale (es. Fe-C).

    Esempi di soluzioni solide sostituzionali

    • Si possono avere soluzioni solide sostituzionali di ferro, carbonio e altri elementi di lega, come l'acciaio.
    • Il solvente è il ferro e gli elementi di lega sono Mn, Cr, Ni, Si, C.
    • Soltanto il carbonio si trova in posizione interstiziale, essendo molto più piccolo del ferro.

    Difetti di linea: dislocazioni

    • Una dislocazione è un difetto lineare attorno a cui gli atomi sono fuori posto e che si muove nel reticolo sotto l'azione di sforzi applicati.
    • Il movimento delle dislocazioni è responsabile della deformazione plastica dei materiali.
    • Esistono tre tipi di dislocazioni:
      • A spigolo: il difetto è centrato intorno ad un semipiano di atomi aggiunto (asse della dislocazione).
      • A vite: il difetto è caratterizzato da uno spostamento degli atomi lungo l'asse della dislocazione.
      • Miste: combinano caratteristiche di entrambe le dislocazioni.

    Vettore di Burgers

    • Il vettore di Burgers definisce l'ampiezza e la direzione della distorsione del reticolo.

    Dislocazione a spigolo

    • Positiva: il semipiano aggiunto è situato sopra il piano di scorrimento.
    • Negativa: il semipiano aggiunto è situato sotto il piano di scorrimento.

    Difetti di Superficie: Bordi di grano

    • I bordi di grano sono disomogeneità nel posizionamento degli atomi lungo le superfici tra un grano cristallino e l'altro.
    • Si formano durante la solidificazione del metallo.
    • Lungo i bordi di grano la densità atomica è inferiore, facilitando i fenomeni diffusivi.

    Difetti di Volume:

    • Difetti di impilamento: irregolarità nella sequenza di impilamento dei piani atomici.
    • Difetti macroscopici: pori, cricche, inclusioni.

    Difetti di punto: Vacanza reticolare

    • Mancanza di un atomo in una delle posizioni reticolari.
    • Presenti in tutti i solidi, è impossibile ottenere un solido totalmente esente da vacanze.
    • Le vacanze possono essere utili o dannose, influenzando i processi diffusivi e le proprietà meccaniche.

    Difetti di punto: Atomi interstiziali e sostituzionali

    • Atomi interstiziali: atomi posizionati negli interstizi del reticolo, introducendo distorsione.
    • Atomi sostituzionali: atomi diversi dal solvente che sostituiscono gli atomi del reticolo, introducendo distorsione.

    Terminologia per le Impurezze

    • Anche i metalli "puri" contengono quantità minime di impurezze, misurate in ppm.
    • Nelle leghe, gli elementi aggiunti intenzionalmente sono chiamati alliganti e misurati in percentuale in peso.

    Difetti Reticoli

    • I materiali metallici reali hanno difetti nella loro struttura reticolare e questi difetti influenzano le loro proprietà
    • I difetti reticolari possono essere suddivisi in quattro categorie: difetti di punto, difetti di linea, difetti di superficie e difetti di volume
    • Difetti di punto includono vacanze (mancanza di un atomo in una posizione del reticolo) e atomi interstiziali (atomi posizionati in spazi vuoti nel reticolo ideale)
    • Gli atomi di sostituzione sono atomi diversi dall'elemento principale del materiale che sostituiscono gli atomi di base, entrambi introducono distorsioni nel reticolo
    • Il numero di vacanze aumenta con la temperatura
    • Gli atomi interstiziali sono più grandi dello spazio che occupano, il che porta a distorsioni del reticolo
    • Gli atomi di sostituzione provocano anche deformazioni nel reticolo
    • I metalli puri contengono sempre piccole quantità di impurezze. Le leghe si formano quando gli elementi sono intenzionalmente aggiunti a un metallo in percentuali in peso, questi elementi sono chiamati elementi di lega.
    • Ci sono tre tipi di risultati quando gli elementi vengono aggiunti a un metallo: soluzioni solide, composti o immiscibilità
    • Nelle soluzioni solide, gli elementi aggiunti si solubilizzano nel reticolo del metallo base. Nelle soluzioni solide interstiziali, gli atomi del soluto si inseriscono negli interstizi del reticolo del solvente. Nelle soluzioni solide sostituzionali, gli atomi del soluto sostituiscono gli atomi del solvente
    • Il tipo di soluzione solida che si forma dipende dai raggi atomici degli elementi
    • Gli acciai sono soluzioni solide di ferro, carbonio ed altri elementi di lega. Solo il carbonio è in posizione interstiziale perché il suo raggio atomico è molto più piccolo di quello del ferro.

    Dislocazioni

    • Le dislocazioni sono difetti lineari che provocano un movimento atomico disordinato e permettono la deformazione plastica dei metalli
    • Ci sono tre tipi di dislocazioni: a spigolo, a vite e miste
    • La dislocazione a spigolo è causata da un semipiano di atomi in più che si propaga all'interno del materiale, con l'asse della dislocazione perpendicolare al piano del foglio. Esistono due tipi di dislocazione a spigolo: positiva e negativa, la positiva è quando il semipiano aggiunto si trova sopra il piano di scorrimento, la negativa è quando si trova sotto.
    • La dislocazione a vite è un difetto lineare in cui il vettore di Burgers è parallelo all'asse della dislocazione
    • Le dislocazioni miste combinano caratteristiche di dislocazione a spigolo e a vite

    Difetti di Superficie

    • I bordi di grano sono discontinuità nella struttura reticolare che si formano tra grani cristallini durante la solidificazione
    • I bordi di grano sono aree di disomogeneità dove la densità atomiche è inferiore, questa differenza facilita la diffusione di atomi
    • La dimensione dei grani cristallini è compresa tra 10 e 100 micrometri nelle leghe metalliche comuni

    Difetti di Volume

    • I difetti di impilamento sono difetti di volume microscopici che derivano da irregolarità nella sequenza di impilamento dei piani atomici

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