Fatigue crack propagation micromechanisms in a ferritic ductile iron (original) (raw)
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XIX Convegno Nazionale IGF, 2007
Gli acciai inossidabili austeno-ferritici sono caratterizzati da un comportamento meccanico dipendente da numerosi fattori, fra cui la composizione chimica, la frazione volumetrica di ferrite e di austenite, il trattamento termico subito. Per quanto riguarda la propagazione di cricche di fatica negli acciai inossidabili austeno-ferritici laminati, questa risulta essere caratterizzata da una ridotta influenza della composizione chimica, almeno per gli acciai duplex “comuni” ed i superduplex, mentre risulta essere decisamente più influenzata dal trattamento termico subito. In questo lavoro viene analizzata l’influenza della composizione chimica e del trattamento termico sulla resistenza alla propagazione della cricca di fatica per tre acciai inossidabili austeno-ferritici.
Meccanismi di danneggiamento in una ghisa sferoidale a matrice ferritica
XX Convegno Nazionale IGF, 2009
Le ghise sferoidali associano alle caratteristiche tipiche delle ghise (ad esempio, una elevata colabilità), una elevata resistenza alle sollecitazioni statiche e cicliche, grazie alla particolare forma della grafite, ottenuta non attraverso lunghi e costosi trattamenti termici come nelle ghise malleabili, ma attraverso il controllo della composizione chimica. I trattamenti termici vengono effettuati quindi con l’obiettivo di controllare la microstruttura della matrice, esaltando in tal modo qualche particolare proprietà (ad esempio, resistenza a trazione, resistenza ad usura, etc.), ottenendo in tal modo ghise a matrice ferritica, perlitica, ferritoperlitica, martensitica, austenitica, etc.. Nel caso delle ghise ferritiche, il principale meccanismo di danneggiamento identificato in letteratura è il distacco degli sferoidi dalla matrice metallica (debonding), e sono state implementate numerose numerose leggi analitiche finalizzate a descrivere la crescita dei vuoti conseguenti, considerando sostanzialmente trascurabile il ruolo svolto dalla matrice. In questo lavoro è stata effettuata una analisi sperimentale dei micromeccanismi di danneggiamento in una ghisa sferoidale utilizzando una prova di trazione su provino intagliato ed osservato al microscopio elettronico a scansione durante lo svolgimento della prova.
Meccanismi di danneggiamento nelle ghise sferoidali ferrito-perlitiche
Convegno IGFXIX , 2007
Ductile irons damaging micromechanisms are infleunced by matrix microstructure and by graphite spheroids presence. In this work, damaging micromechanisms were investigated considering four ferritic-pearlitic ductile irons, by means of tensile tests and in situ scanning electron microscope specimens surface analysis. Quantitative image analysis allowed to quantify the damaging evolution, considering the microstructure importance and the key role played by the graphite elements. The importance of the damaging micromechanism based on the matrix - graphite elements debonding is only partially confirmed.
Convegno IGFXVIII, 2006
In questo lavoro è stata confrontata la resistenza alla propagazione della cricca di fatica in tre differenti acciai inossidabile austeno ferritici: 21 Cr 1 Ni, 22 Cr 5 Ni,25 Cr 7 Ni. In questi acciai tale resistenza è influenzata sia da parametri metallurgici (ad esempio il rapporto ferrite-austenite, la morfologia delle fasi, la dimensione dei grani etc.), sia da parametri meccanici (rapporto di carico, forma d’onda, direzione di applicazione del carico, etc.). I risultati ottenuti dalle prove di propagazione di cricca di fatica nel diagramma da/dN-ΔK sono stati interpolati mediante la relazione di Paris- Erdogan ed i micromeccanismi di avanzamento sono stati analizzati mediante l’impiego di un microscopio elettronico a scansione. I risultati ottenuti hanno mostrato una effettiva influenza della composizione chimica sulla resistenza alla propagazione della cricca di fatica.
Convegno IGF15, 2000
Lo scopo di questo lavoro è stato quello di confrontare la resistenza alla propagazione della cricca di fatica in due acciaio inossidabile austeno ferritico: 22 Cr 5 Ni (duplex) ed un 25 Cr 7 Ni (superduplex). Negli acciai inossidabili austeno-ferritici tale resistenza è influenzata sia da parametri metallurgici (ad esempio il rapporto ferrite-austenite, la morfologia delle fasi, la dimensione dei grani etc.), sia da parametri meccanici (rapporto di carico, forma d’onda, direzione di applicazione del carico, etc.). I risultati ottenuti dalle prove di propagazione di cricca di fatica nel diagramma da/dN- DK sono stati interpolati mediante la relazione di Paris-Erdogan ed i micromeccanismi di avanzamento sono stati analizzati mediante l’impiego di un microscopio elettronico a scansione. I risultati ottenuti hanno mostrato una sostanziale indipendenza della resistenza alla propagazione delle cricche di fatica dalla composizione chimica.
Fractographic assessment of fatigue fractures may be difficult if they occur in metallic components characterized by low ductility complex microstructures. In these cases reconciliation of known fatigue rupture mechanisms with fractographic appearance of fatigue fractured surfaces is challenging. Special techniques coupled with theory development may be necessary. Pearlitic steels or steels with predominant pearlitic microstructures are among the ones that are visited and their fatigue fractures interpreted. Analogously, fatigued Al foundry alloys, with hypoeutectic Al-Si compositions, are also illustrated. SOMMARIO. L'individuazione frattografica delle fratture per fatica risulta spesso piuttosto complessa nei materiali che non esibiscono adeguata duttilità. Microstrutture complesse caratterizzate dalla presenza di numerosi componenti metallografici esibiscono morfologie di rottura in cedimenti per fatica non facilmente riconducibili a modelli micromeccanici noti. Ciascuna di esse necessita di uno sviluppo di considerazioni particolari e porta a risultati che possono essere considerati dirimenti solo in alcuni casi. Tipiche di queste situazioni sono le fratture per fatica in componenti in acciaio a struttura perlitica o ferritico-perlitica con limitate zone ferritiche o a componenti in lega di alluminio per fonderia, da fusioni di leghe a base di Al e Si che cedono per fatica a temperatura ambiente. Alcuni esempi e le considerazioni inerenti il riconoscimento di morfologie di rotture per fatica vengono qui di seguito presentate. INTRODUZIONE opo la nucleazione delle cricche di fatica a partire da una superficie esterna, quando queste riescono a penetrare nel materiale ad una distanza di alcuni grani dalla superficie, esse tendono a coalescere e quindi a propagare in direzione macroscopicamente normale a quella della tensione principale massima. Si noti che questo stadio, a differenza di quanto avviene nella nucleazione, è governato essenzialmente dalla ampiezza della tensione principale massima in trazione [1].
Atti del 31° Convegno Nazionale AIM, 2006
Gli acciai inossidabili austeno-ferritici (duplex) sono caratterizzati da una elevata resistenza meccanica ed una buona resistenza alla corrosione generalizzata e localizzata e per questo motivo sono sempre più largamente utilizzati. Inoltre sono caratterizzati da un costo competitivo se comparati ad acciai inossidabili austenitici di analoga resistenza alla corrosione. La loro resistenza meccanica, ed in particolare la resistenza che offrono alla propagazione di cricche di fatica, è influenzata dalla microstruttura. In questo lavoro sono stati considerati tre acciai inossidabili austeno-ferritici (rispettivamente un duplex "economico" 21 Cr 1 Ni, un duplex "comune" 22 Cr 5 Ni ed un "superduplex" 25 Cr 7 Ni) caratterizzati da analoghe frazioni volumetriche di ferrite e di austenite. La resistenza alla propagazione della cricca di fatica è stata investigata in aria analizzando tre differenti rapporti di carico e considerando l'influenza dell'"infragilimento a 475°C" dovuto ad una permanenza a tale temperatura per 1000 ore. I principali micromeccanismi di avanzamento sono stati investigati mediante l'analisi al microscopio elettronico a scansione delle superfici di frattura.
M.S.A.T., via G. Di Biasio 43, 03043 Cassino (FR) RIASSUNTO L'approccio fenomenologico alla propagazione della cricca di fatica mediante modelli del tipo "Paris" non consentono di considerare l'influenza di tutte le variabili. Fra queste sicuramente il rapporto di carico R è una di quelle più considerate, e , nonostante negli ultimi decenni si sia cercato di identificare i principali meccanismi che dipendono da R (ad esempio l'effetto chiusura), tale parametro ancora è considerato come una variabile in molte applicazioni. Un metodo alternativo per considerare l'influenza di tutti i parametri è basato sull'utilizzazione di una rete neurale artificiale (RNA), ed in questo lavoro è stata investigata l'influenza del rapporto di carico sulla resistenza alla propagazione della cricca di fatica in una ghisa sferoidale ferrito-perlitica. Sono stati considerati otto differenti rapporti di carico (R = K min /K max , da 0,1 a 0,8) ed è stato sviluppato un modello basato sulle reti neurali artificiali.