Modellazione costitutiva e meccanica del danneggiamento di acciai ...

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Figura 1.3-1 – Meccanismi di sbloccaggio delle dislocazioni. (a) Climb. Consiste nello spostamento della dislocazione perpendicolarmente al piano di scorrimento, in fasi successive a gradini. Avviene per diffusione di vacanze. (b) Cross slip. Consiste nello scorrimento temporaneo di una dislocazione su un altro piano di scorrimento, fino al superamento dell’ostacolo [1] Per temperature maggiori a 0,6·TF iniziano a manifestarsi importanti fenomeni di diffusione, che consentono alla dislocazione di muoversi anche perpendicolarmente al piano di scorrimento (climb – Figura 1.3-1) e di aggirare l’ostacolo con facilità. Questo meccanismo è assai più efficace del cross slip nel contrastare l’hardening del materiale e, quando l’hardening è completamente bilanciato dal softening, lo scorrimento viscoso procede a velocità costante (creep secondario). Per temperature ancora superiori (0,8·TF) il processo procede esclusivamente per diffusione e il fenomeno del softening diventa dominante, inducendo una velocità di scorrimento progressivamente crescente (creep terziario). 1.4 La curva di creep e i parametri ad essa correlati Il fenomeno del creep viene studiato effettuando prove a carico costante oppure prove a sforzo costante. Più frequentemente le prove di creep riguardanti acciai sono condotte a carico costante e a temperatura costante: questa procedura non è totalmente accurata, in quanto la tensione effettiva, nel corso della prova, tende ad aumentare a causa della riduzione di sezione trasversale legata all’allungamento 9
del campione. Nonostante questo problema, i dati così ottenuti sono particolarmente utili, in quanto in molti dei casi pratici è il carico sul componente a mantenersi costante in esercizio, e non la tensione. In Figura 1.4-1 si ha (a) una rappresentazione schematica della curva deformazione-tempo che si ottiene dalla registrazione dei dati di una prova di creep, e (b) l’evoluzione della velocità di deformazione (creep rate) t , dove ε è la deformazione e t è il tempo, in funzione del tempo per acciai di uso ingegneristico. Figura 1.4-1 – (a), (b) e (c) Curve di creep riguardanti acciai in condizioni di carico costante e temperatura costante, e (d), (e) e (f) loro curve di creep rate in funzione del tempo Dopo una deformazione istantanea ε0, la deformazione aumenta con il tempo, fino alla rottura (εR). Ciò accade quando la temperatura di prova è abbastanza alta oppure quando la temperatura omologa è alta. La temperatura omologa è definita come il rapporto T/Tm, dove T è la temperatura di prova in gradi Kelvin e Tm è la temperatura assoluta di fusione. La deformazione istantanea ε0 comprende sia una parte elastica sia una parte plastica dipendente dal livello di sforzo. La curva di creep in generale può essere suddivisa in tre diversi stadi: 10
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