Prove di trazione ad alta temperatura
Cosa succede se la prova di trazione viene condotta a temperature maggiori alla temperatura ambiente?
Le caratteristiche di un materiale metallico, in termini di resistenza e duttilità, determinate mediante la
prova di trazione a temperatura ambiente, possono variare notevolmente se la prova di trazione viene eseguita a temperature maggiori.
Cosa si intende per “alta temperatura”?
Con il termine “alta temperatura” si intende una temperatura maggiore della temperatura ambiente (>35°C). Gran parte dei materiali metallici vengono testati fino a 1000°C.
La macchina di trazione è provvista di un fornetto di riscaldo che porta la provetta alla temperatura prescelta, misurata e controllata da termocoppie la cui sensibilità riveste un ruolo fondamentale ed
è normata.
Perché rivestono un ruolo importante le prove di trazione a temperature elevate?
Spesso molti componenti di macchine lavorano a temperature maggiori rispetto alla temperatura ambiente. Ne sono esempi parti metalliche di componenti di aerei e shuttle, elementi di turbine a gas, ecc.
I materiali metallici variano il loro comportamento al variare della temperatura ed è pertanto fondamentale, per parti che operano a temperature elevate, conoscerne le caratteristiche considerando le temperature, o il range di temperature, di esercizio.
La
prova di trazione ad elevata temperatura può essere condotta anche su richiesta del progettista per selezionare la lega metallica opportuna in base ad una predeterminata applicazione, confrontando i comportamenti ad alta temperatura e alla deformazione localizzata senza generare cricche di diverse tipologie di leghe metalliche oggetto di studio e prova.
Qual è l’impatto sulla curva sforzo vs deformazione all’aumentare della temperatura?
All’aumentare della temperatura,
il modulo lineare elastico, la tensione di snervamento e quella di rottura diminuiscono, mentre la duttilità intesa come deformazione percentuale aumenta al crescere della temperatura. I diagrammi di
figura 1 sono rappresentativi di un acciaio al carbonio.
È possibile aumentare la resistenza dei materiali metallici ad alta temperatura?
L’aggiunta di alcuni elementi in lega aumenta la resistenza del materiale ad alte temperature. Questi elementi sono tipicamente
Mo, Cr, Ni e Mn per l’acciaio.
In caso di particolari impieghi ad alte temperature con mantenimento di una buona resistenza meccanica vengono utilizzate
leghe a base nichel e leghe a base titanio (entro una certa temperatura di esercizio).