Proprietà meccaniche dei metalli e scelta del giusto trattamento termico

Tanto basilare quanto imprescindibile, il concetto di proprietà meccanica è uno dei fondamenti del settore della metallurgia, sebbene la definizione riguardi tutte le tipologie di materiali.

Definizione di proprietà meccanica dei metalli

Quando si parla di proprietà meccanica, si fa riferimento a una caratteristica di un metallo, o più in generale di un materiale, e al suo comportamento in seguito all’applicazione di una forza.
La forza può essere di varia natura, definita in funzione della superficie su cui è applicata, del tempo in cui viene esercitata, della sua ripetibilità; ovvero:

  • concentrata: quando viene applicata su una superficie molto piccola, idealmente su un punto;
  • distribuita: quando viene applicata su una superficie estesa;
  • statica: se viene applicata con la medesima entità e direzione per un intervallo di tempo sufficientemente lungo;
  • dinamica: se viene applicata con entità o direzioni variabili nel tempo;
  • periodica: quando una forza dinamica si ripete ciclicamente nel tempo;
  • casuale: quando una forza viene applicata senza uno schema temporale predefinito.

Sulla base del comportamento del metallo in seguito all’applicazione di una forza, si definiscono le seguenti proprietà meccaniche dei metalli:

  • RESISTENZA o TENACITA’: altrimenti detta tensione di rottura, indica il massimo sforzo che un metallo è in grado di sopportare prima di giungere a rottura a fronte di una forza statica.
    Nello specifico, si parla di comportamento elastico laddove il materiale si deformi in maniera reversibile; di comportamento plastico / inelastico se la deformazione che segue alla forza è permanente; di viscoelasticità se la resistenza meccanica presenta caratteristiche intermedie.
  • RESILIENZA: è la capacità di un materiale di resistere alle forze di natura dinamica, come ad esempio un urto.
  • Si parla invece di DUREZZA quando ci si riferisce alla capacità di un materiale di resistere alla scalfittura e alla penetrazione.
  • RESISTENZA D’ATTRITO indica la capacità di un materiale di non cedere alle sollecitazioni di attrito.
  • La RESISTENZA alla FATICA riguarda invece le forze periodiche.

 

Proprietà meccaniche dei metalli e scelta del trattamento termico

Le proprietà meccaniche non sono le sole caratteristiche fisiche ad essere considerate importanti quando si tratta di metalli. A completare il quadro si aggiungono, infatti, le proprietà termiche e quelle tecnologiche.

Perché allora quando si parla di metalli non si può prescindere dalle cosiddette proprietà meccaniche? Semplice, la conoscenza delle caratteristiche meccaniche è fondamentale per scegliere quale tipo di metallo è più adatto a un determinato utilizzo.
Facciamo un esempio pratico: le lame di un erpice (vd. immagine sottostante), una macchina per le lavorazioni agricole, quando entrano e escono dalla terra sono soggette a una forza periodica variabile che dipende dalla velocità di lavorazione.
Il trattamento termico di bonifica (tempra più rinvenimento) permette di ottenere il giusto compromesso tra durezza, resistenza alla fatica e tenacità del metallo, così da aumentare la vita utile del componente.

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