Issue 18

D. Firrao et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 18 (2011) 54-68; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.18.06 61 Figura 6 : Determinazione sperimentale di curve di Paris per una struttura mista bainitico-martensitica (R= 0,1) . Figure 6 : Fatigue crack propagation rate in a mixed bainite-martensite microstructure (R= 0,1). Figura 7 : Risultati di prove di propagazione effettuate su campioni di acciaio 1.2738 a struttura mista costituita da martensite rinvenuta, bainite ed austenite residua modificate dal rinvenimento. Figure 7 : Fatigue crack propagation rate tests of 1.2738 steel specimens with a mixed microstructure formed by tempered martensite, as well as bainite and residual austenite modified by tempering. La ampia dispersione dei dati sperimentali può essere spiegata facendo riferimento ad un’analisi della velocità di propagazione condotta in funzione della lunghezza della cricca (Fig. 8). Si può verificare che, dopo gradini di crescita piuttosto ampia, dell’ordine di 10 -5 m/ciclo, il tasso di crescita crolla a valori bassi, dell’ordine di 10 -7 m/ciclo, e continua a scendere a quasi 10 -8 m/ciclo, prima di ritornare ad alti tassi di crescita. Una spiegazione di tale comportamento può essere data ipotizzando che differenti costituenti reagiscono in maniera differente ai campi di tensione e deformazione che si originano all’apice della cricca durante la sua crescita. [13] La presenza dell’austenite e della bainite modificate dal rinvenimento giustificano velocità basse di crescita in alcuni stadi della propagazione; infatti, quando una porzione locale dell’apice della cricca incontra questi costituenti metallografici tende ad arrestarsi, permettendo che altri punti del fronte di cricca possano progredire fino a raggiungere zone similari che si trovino davanti al loro percorso; a questo punto l’intero fronte di cricca ha raggiunto una condizione di bassa crescita (≈ 10 -7 m/ciclo). Dai dati in Fig. 8 si vede che, subito dopo, c’è dapprima un’ulteriore diminuzione del tasso di crescita e poi un salto improvviso a valori di crescita alti. La ragione risiede nell’accumulo di energia di deformazione davanti alla cricca che viene poi consumato dalla trasformazione austenite residua-martensite attivata meccanicamente. [14] L’aumento di volume della trasformazione austenite-martensite porta ad una situazione di compressione davanti alla cricca che contribuisce alla riduzione del tasso di crescita ai valori più bassi in assoluto. Dopo questo stadio, davanti al fronte di cricca si trova adesso una zona di martensite non rinvenuta che porta ad un’improvvisa transizione a condizioni di rottura fragile e a gradini ad alti valori di crescita. [15] Isolati esempi di frattura intergranulare, accompagnati da cricche propaganti in direzione perpendicolare, possono essere un’ulteriore prova di tale fenomeno (Fig. 9). Subito dopo, la crescita della Bainite + Martensite 10 ∆ K [MPa√m] 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 da/dN [m/ciclo] 20 50 40 30 y = 8E-10x 1,52 R 2 = 0,9379 y = 4E-07x 0,985 R 2 = 0,5415 y = 4E-09x 0,5356 R 2 = 0,7302 100 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 da/dN [m/ciclo] 10 ∆ K [MPa√m] 20 80 60 40