Issue 18

D. Firrao et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 18 (2011) 54-68; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.18.06 60 E FFETTO DI MICROSTRUTTURE MISTE e caratteristiche di resistenza a fatica sono molto influenzate dalla microstruttura e dalle proprietà di duttilità della stessa. Per un materiale completamente duttile per il quale sia applicabile in toto il modello di arrotondamento dell’apice della cricca e di generazione delle striature, il valore di n dovrebbe essere uguale a 2, come ricavabile dalla correlazione ipotizzabile fra l’incremento ∆ a e il CTOD in ogni ciclo e dai modelli di danneggiamento per accumulo di deformazione plastica, [10] dato che il CTOD è proporzionale a ∆ K 2 . Valori di n più alti sono dovuti al concomitante intervento di altri modi di propagazione di frattura. Ritchie e Knott [11] hanno definito tali altri modi come “frattura statica” (rottura per clivaggio, intergranulare, ecc.) ed hanno invocato il loro intervento per spiegare valori di n superiori a 2. Il valore di n uguale a 2 sarebbe riservato solo agli acciai con più alti valori della tenacità alla frattura, K Ic . Per valori progressivamente più bassi di K Ic , il valore di n si innalzerebbe, indicando velocità di propagazione superiori. Nella figura 4 sono già stati riportati i dati relativi ad una struttura perlitica ottenuta trattando termicamente un acciaio 1.2738-ISO 4957. Nella Fig. 5 sono state raggruppate le curve relative a vari costituenti metallografici ottenuti mediante trattamenti termici specifici di campioni dello stesso acciaio, oltre a quella di un campione prelevato a metà spessore di un grosso blumo temprato e rinvenuto. Si può verificare che tutte le curve riportate hanno un andamento similare, con limitate variazioni della pendenza, ad eccezione della curva relativa alla struttura mista Bainite + Martensite per la quale la pendenza è estremamente più alta, oltre ad un fattore pre-esponenziale molto più basso che negli altri casi. La dispersione dei risultati per tale struttura mista (Fig. 6) è inoltre molto maggiore di quella che si può notare nella Fig. 4 che si riferisce ad una struttura costituita da un solo costituente metallografico dello stesso acciaio, [12] anche se non monofasico. La pendenza molto alta deriva dalla fragilità intrinseca dei due costituenti metallografici, dei quali il più fragile è la bainite [5] e confermerebbe l’ipotesi di Ritchie e Knott. Le altre curve hanno pendenze con un esponente di circa 3. Se la struttura metallografica è ancora più complessa ed i costituenti metallografici sono martensite rinvenuta, bainite ed austenite residua modificate dal rinvenimento, si può avere una dispersione di risultati ancora maggiore. Nella Fig. 7 sono riportati i risultati di prove di propagazione di cricca effettuate su campioni di acciaio 1.2738 con la sopra indicata struttura mista. L’inclinazione dell’interpolazione complessiva dei dati sperimentali è piuttosto piccola (circa 1,6), ma la correlazione è poco significativa (R 2 =0,11). Figura 5 : Acciaio 1.2738: campioni SENB3 trattati ad ottenere le strutture indicate (perlite-P, martensite rinvenuta-TM, bainite e martensite-BM); diagrammi di propagazione da risultati di prove con K Imax crescente e paragone con risultati di campioni presi a metà profondità di un grosso blumo temprato e rinvenuto (bainite inferiore modificata dal rinvenimento, austenite residua trasformata durante il rinvenimento, rare zone di perlite ultrafine); R = 0,1. Figure 5 : 1.2738 steel: SENB3 testpieces heat treated to yield the microstructures indicated as P (pearlite), TM (tempered martensite), and BM (bainite and martensite); propagation rate diagrams obtained by increasing K Imax . Comparison with results obtained by specimens cut a mid depth (Metà profondità) of a large bloom quenched and tempered (lower bainite modified by tempering, residual austenite transformed during tempering, sparse zones of ultrafine pearlite); R = 0,1. ∆ K [MPa√m] 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 da/dN [m/ciclo] 10 20 80 60 40 Metà profondità, CT Perlite (P), SENB3 Mart. Rinv. (TM), SENB3 Bain. & Mart. (BM), SENB3 L