Un nuovo libro sulla Duttilità e la Formabilità dei Metalli

Nel mondo dei metalli, la duttilità emerge come una caratteristica fondamentale. Essa rappresenta la capacità di un metallo di deformarsi plasticamente prima di giungere alla frattura. In altre parole, tanto più alta è la duttilità di un metallo, tanto maggiore è la sua capacità di subire deformazioni senza rompersi.

Questa proprietà assume un ruolo cruciale nel campo dell’ingegneria e della produzione di manufatti metallici. 

Grazie all’elevata duttilità, i metalli possono essere lavorati per ottenere oggetti in una vasta gamma di forme e geometrie desiderate. Non solo, l’elevata duttilità conferisce ai metalli anche una notevole tenacità, utilissima in diverse applicazioni ingegneristiche poiché consente ai metalli di resistere a carichi e sollecitazioni senza cedere, contribuendo così alla sicurezza e all’affidabilità di strutture e dispositivi in cui vengono impiegati.

Il libro presenta una panoramica completa sulla deformabilità plastica e il comportamento a frattura duttile delle più importanti leghe metalliche ad uso ingegneristico, inclusi gli acciai, le leghe di alluminio, rame, titanio e magnesio. Viene usato un approccio metallurgico, considerando sia la microstruttura dei metalli (e come essa si modifichi e sua volta determini il comportamento dei metalli durante la deformazione), sia lo stato meccanico di sforzo e deformazione.

I primi capitoli del libro introducono i concetti di base. Inizialmente è discussa l’influenza della microstruttura sulla resistenza allo snervamento e l’incrudimento dei metalli, evidenziando il ruolo della temperatura e della velocità di deformazione. In genere, all’aumentare della resistenza allo snervamento, la duttilità diminuisce. Questa tipica correlazione è presentata nel libro discutendo anche alcune importanti eccezioni, utili a capire come sviluppare di nuove leghe metalliche che abbiano, insieme, elevata duttilità e resistenza.

Nei capitoli iniziali sono anche considerati particolari fenomeni, come lo strain aging dinamico, l’attitudine alla localizzazione della deformazione in bande di taglio, la deformazione plastica a caldo (considerando l’interazione con i fenomeni di ricristallizzazione dinamica), e i meccanismi di danneggiamento plastico e frattura duttile. È quindi introdotto il criterio di frattura duttile di Rice and Tracey (R-T), che si basa sui meccanismi di danneggiamento. 

Questo criterio è uno strumento assai utile per comprendere e prevedere le condizioni di frattura (cioè, il limite di duttilità dei metalli) in tutte le situazioni in cui sono sottoposti ad intensa deformazione plastica, come durante le operazioni di formatura per deformazione plastica. Infatti, il danneggiamento plastico e la frattura duttile determinano la classe più importante dei difetti che si possono riscontrare in questi processi, ed è pertanto fondamentale disporre degli strumenti progettuali adatti ad evitare di incorrere in tali difetti.

Infine, gli ultimi capitoli del testo espongono le tipiche lavorazioni dei metalli dove si sfrutta la loro duttilità: forgiatura, laminazione, estrusione, trafilatura, formatura della lamiera, lavorazione per asportazione di truciolo. L’esposizione segue sempre il medesimo schema, finalizzato a presentare le condizioni per condurre i processi in sicurezza e senza difetti. 

Questi concetti, anche grazie alla positiva interazione con le nozioni fondamentali introdotte nei primi capitoli, forniscono al lettore un bagaglio di strumenti indispensabili per affrontare i nuovi scenari tecnologici, come la lavorazione tradizionale di metalli innovativi, o la formatura di leghe tradizionali mediante nuove metodologie.

Il libro è rivolto agli studenti di ingegneria dei materiali, meccanica, meccatronica, gestionale, nonché in fisica e scienza dei materiali; è rivolto anche ai ricercatori e ai professionisti, nei campi dell’ingegneria industriale e della fisica, che devono affrontare queste tematiche.

DUCTILITY AND FORMABILITY OF METALS

A metallurgical engineering perspective

Contents

1. Onset of yielding in metals
2. Strain hardening of metals
3. Plastic deformation: Influence of strain rate and temperature (for T < 0.4-0.5 Tm)
4. Plastic deformation at high temperature (T > 0.4-0.5 Tm)
5. Plastic deformation in a triaxial state of stress
6. Mechanisms of plastic damage and ductile fracture
7. Influence of microstructure on ductility
8. Ductility of metals at high temperature
9. Impact testing and ductile-to-brittle fracture transition
10. Safe plastic forming of metals: General aspects
11. Forging
12. Rolling
13. Extrusion
14. Wire drawing
15. Sheet metal forming operations
16. Machining operations by chip removal

Edito da ELSEVIER