Materiali Metallici PDF

MATERIALI METALLICI Si definiscono MATERIALI METEALLICI tutti quei materiali costituiti da metalli o dalle loro leghe e che presentano una struttura cristallina compatta e omogenea. I materiali metallici possono essere: MATERIALI FERROSI → ad esempio: ghisa, acciaio MATERIALI NON FERROSI...

MATERIALI METALLICI Si definiscono MATERIALI METEALLICI tutti quei materiali costituiti da metalli o dalle loro leghe e che presentano una struttura cristallina compatta e omogenea. I materiali metallici possono essere: MATERIALI FERROSI → ad esempio: ghisa, acciaio MATERIALI NON FERROSI → ad esempio: alluminio, piombo, stagno, magnesio def. LEGA METALLICA = una lega metallica è un aggregato di due o più elementi, di cui almeno uno è un metallo Anche le leghe metalliche si possono classificare in due tipi: LEGHE FERROSE = presentano come metallo base il ferro LEGHE NON FERROSE = comprendono → leghe di rame → leghe leggere a base di alluminio → leghe ultraleggere a base di magnesio → leghe pregiate da oreficeria Trattamenti per i metalli Mediante dei trattamenti termici i metalli possono acquisiti determinate qualità, quali la: RICOTTURA → migliora la lavorabilità NORMALIZZAZIONE → migliore la durezza e la resistenza meccanica TEMPERA → aumenta la durezza ma di conseguenza anche la fragilità RINVENIMENTO → diminuisce la fragilità e aumenta la resistenza meccanica  MATERIALI FERROSI ACCIAIO L’ACCIAIO è una lega di ferro e carbonio, come la ghisa, ma grazie ad un metodo per affinare la ghisa si riesce a togliere le impurità e mantenere una bassa percentuale di carbonio, ed è proprio questa la discriminante che permette alla lega di diventare acciaio. L’acciaio ha risolto tutti quei problemi della resistenza alle sollecitazioni di tipo flessionale che fino alla rivoluzione industriale aveva risolto il legno. Caratteristiche dell’acciaio È un materiale isotropo, cioè che si comporta allo stesso modo in tutte le direzioni Ha un peso specifico elevato Ha il coefficiente di dilatazione termica uguale al calcestruzzo, per questo è possibile inserirlo al suo interno per formare il cemento armato È attaccabile dal fuoco È un materiale: con una resistenza meccanica elevatissima è molto tenace TENACITÁ DELL’ACCIAIO La tenacità di un materiale è la capacità di resistere agli urti e di non presentare una frattura fragile. Per dimostrare questa proprietà possiamo immaginare di avere una lamiera in acciaio sulla quale viene applicata una trazione. Noteremo che in risposta a questa sollecitazione la tendenza dell’acciaio è quella di scaricare la tensione alle fibre vicine, in questa maniera si ottiene una distribuzione quasi uniforme dello sforzo di trazione su tutta la lamiera. Questa proprietà è di massima importanza perché nelle strutture si hanno sempre concentrazione localizzate di tensioni che potrebbero determinare fenomeni di frattura e quindi potrebbero causare il crollo improvviso dell'intera struttura. PROVA DI RESILIENZA Per misurare la tenacità dell'acciaio si ricorre alla prova di resilienza, cioè la capacità che un corpo ha nell’assorbire gli urti. Per farlo si utilizza un provino con un intaglio di forma variabile e il pendolo di Charpy: La prova consiste nel: 1. far cadere da un'altezza fissata la massa sul provino 2. misurare l'altezza a cui arriva il pendolo dopo aver rotto il provino Di conseguenza in base al tipo di frattura si determina la tenacità del materiale  resiste in egual modo a trazione e compressione PROVA DI TRAZIONE E COMPRESSIONE La prova è effettuata su un campione che viene sottoposto a trazione fino alla rottura, perché viene applicato un carico sempre crescente. Mentre con la prova a compressione si ottengono quasi gli stessi risultati della prova a trazione subisce il fenomeno della fatica FATICA La fatica descrive il comportamento di un materiale sotto ripetuti cicli di sollecitazioni. Una struttura di metallo che nel tempo è soggetta ad un alternarsi di condizioni di carico è sottoposta al fenomeno di rottura a fatica. La rottura per fatica è molto rara nelle costruzioni civili, perché soggette a carichi statici, ma può verificarsi nelle strutture dei ponti, su cui passano in continuazione mezzi di trasporto di vario peso. Le prove che vengono fatte sui materiali stabiliscono un carico limite di fatica, sotto il quale, anche per un numero infinito di cicli non si verifica la rottura Per questo durante la progettazione è necessario prevedere la durata del materiale. CLASSIFICAZOINE DEGLI ACCIAI DA COSTRUZIONE: per metodo di produzione ACCIAIO LAMINATO Il blocco di acciaio ottenuto dalla colata subisce una prima laminazione dalla quale si possono ottenere due tipi di prodotti: i BLUMI = barre a sezione quadrata le BRAMME = lamiere a sezione rettangolare La LAMINAZIONE consiste nel far passare il pezzo di acciaio tra due cilindri che ruotano in senso opposto in modo da ridurre lo spessore del materiale. Inoltre, i cilindri sono disposti in serie per poter ridurre gradualmente lo spessore del pezzo di acciaio. agisce per compressione ACCIAIO TRAFILATO La TRAFILATURA consiste nel far passare, mediante trazione, il blocco di acciaio, di una data sezione, in una sezione più piccola. L’operazione composta l’allungamento del pezzo. Anche questo processo avviene in serie, sempre per avere un graduale riduzione della sezione dell’oggetto. prevede la trazione del materiale TIPI DI PROFILATI Si distinguono tra: LAMINATI A CALDO I più comuni sono quelli con profilo a: T, DOPPIA T, L, Z e C Possono avere spigoli arrotondati oppure vivi LAMINATI A FREDDO Hanno piccoli spessori e in genere sono ricavati da lamiere sagomate Le forme più comuni sono quelle a: U, L, C, Z, Ω Inoltre, le lamiere possono essere laminate per ottenere particolari profili che ne aumentano la resistenza a flessione, ad esempio si hanno lamiere NERVATE, GRACATE e ONDULATE, questi tipi trovano largo impiego nelle coperture e nei solai CLASSIFICAZOINE DEGLI ACCIAI DA COSTRUZIONE: per forma LAMIERE Le LAMIERE vengono utilizzate per realizzare piastre di fondazione, elementi di giunzione e Piani di calpestio antiscivolo in ambienti industriali Hanno uno spessore che può raggiungere i 4 cm LAMIERE SOTTILI Le LAMIERE SOTTILI sono realizzate con acciai dotati di elevata duttilità e malleabilità, inoltre hanno un'elevata resistenza meccanica alle sollecitazioni flettenti che ne rendono possibile l'impiego anche in uno spessore ridotto. Altri prodotti dell'acciaio PANNELLI IN LAMIERA I pannelli di lamiera sono costituiti da due fogli irrigiditi da nervature più o meno sporgenti Gli impieghi più comuni dei pannelli in lamiera sono le coperture e le pareti esterne → perché si possono montare in modo abbastanza rapido ARMATURA METALLICA L'armatura del calcestruzzo armato è costituita da barre di acciaio ad aderenza migliorata, cioè dotate di una superficie con nervature che aumentano l'aderenza tra la barra e il conglomerato cementizio. funzione: neutralizzare gli sforzi di trazione del cemento  MATERIALI NON FERROSI PIOMBO, STAGNO, MAGNESIO, NICHEL, CROMO e ZINCO Si chiamano MATERIALI NON FERROSI tutti i materiali che non contengono ferro, ma sono costituiti da altri metalli o da loro leghe. Come i materiali ferrosi, anche quelli non ferrosi possono essere utilizzati allo stato puro o legati con altri elementi. PIOMBO dopo il rame è il metallo più antico utilizzato resiste alla corrosione, è malleabile ed è dotato di bassa conducibilità termica ed elettrica viene considerato uno dei principali inquinanti atmosferici impieghi: schermo protettivo per determinate radiazioni elettromagnetiche nell'industria vetraria è utilizzato per la produzione di lenti e specchi STAGNO è usato già dall'antichità in sostituzione al piombo resistente all'ossidazione e alla corrosione impiego: usato per la produzione di lamiera stagnata MAGNESIO è un materiale estremamente leggero e malleabile tende a legare molto bene con altri metalli costituisce l'elemento base delle leghe ultraleggere impieghi: produzione di manufatti per l'industria aeronautica per attrezzature sportive e parti di motori  ALLUMINIO L’ALLUMINIO è un metallo di comune impiego nell'edilizia, è molto apprezzato per la sua facile lavorabilità e la resistenza agli agenti atmosferici, anche se esposto all'aria subisce un processo di ossidazione che ne riduce la lucentezza. L'alluminio può essere lavorato mediante il processo di: FUSIONE Il metallo allo stato liquido vieni colato in stampi per fargli assumere la forma dell'oggetto da produrre. FORGIATURA Consiste nell'imprimere una deformazione plastica mediante l'azione di una pressa. Come risultato finale si ottengono prodotti analoghi a quelli realizzati per fusione, ma con proprietà meccaniche superiori LAMINAZIONE Consiste nel far passare il materiale in una macchina costituita da coppie di cilindri che ruotano in senso opposto e posti gradualmente a distanze sempre più ravvicinate ESTRUSIONE Consiste nel sottoporre il materiale ha una deformazione tramite il passaggio sotto pressione, questa tecnica è resa possibile grazie alla duttilità dell’alluminio RAME Il RAME è un metallo conosciuto sin dall'antichità, inoltre è dotato di una elevata conducibilità elettrica per questo è il materiale più impiegato nell'industria elettronica. Resiste molto bene agli agenti atmosferici senza necessità di trattamenti, spontaneamente però si forma una patina sulla superficie che assume una colorazione verde-azzurra. In edilizia il rame viene utilizzato per realizzare: laminati tubi fili Il rame può essere utilizzato allo stato puro oppure in Lega con: stagno → per produrre il bronzo zinco → per produrre l'ottone