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C(T) compact tension per prove di tenacità
a frattura.
Le metallografie condotte sui campioni zincati
hanno mostrato dei rivestimenti molto
simili e confrontabili con quanto presente
in letteratura. In entrambi i casi sono stati
rilevati spessori di circa 100 μm. Sono evidenti
le fasi ferro-zinco (più ricche in ferro in
prossimità del substrato), tipiche di questi
componenti. Sono inoltre presenti cricche,
soprattutto nelle fasi Γ e δ che, in certi casi,
possono essere riscontrate anche nella fase
ζ. La presenza di questi difetti nel ricoprimento
è frequentemente riscontrata nella
pratica ed è riconducibile alla contrazione
volumetrica differenziale tra lo zinco ed il
substrato durante il raffreddamento.
Le superfici dei campioni sono state ulteriormente
esaminate al microscopio elettronico
a scansione per acquisire anche
informazioni sulla presenza di elementi chimici
in prossimità degli apici delle cricche.
Tali verifiche sono state motivate dai timori
riportati in letteratura in merito all’accumulo
anomalo all’apice della cricca di elementi
chimici provenienti dal bagno di zincatura.
In tutti i C(T), sia zincati con bagno tradizionale
che innovativo, è stata verificata la
penetrazione dello zinco all’interno della
fessura. Nelle vicinanze dell’apice della fessura
sono state rilevate fasi intermetalliche
molto ricche in ferro (probabilmente a causa
della limitata presenza dello zinco), che
favorisce la creazione di composti ricchi di
questo elemento. Lo zinco è sempre riuscito
a colmare la fessura. Non è mai stato osservato
un accrescimento della fessura causato
dal trattamento di deposizione. L’analisi
chimica ha inoltre rilevato la presenza solo
di zinco, ferro e manganese (questo ultimo
derivante dal substrato d’acciaio) all’apice
della fessura. Solamente alla radice dell’intaglio
ed in corrispondenza del rivestimento
di zinco sul percorso superficiale della fessura
sono state rinvenute tracce di bismuto
e piombo. Questo ultimo, presente solo nel
bagno tradizionale, è chiaramente visibile
sotto forma di piccoli precipitati chiari.
Le prove di trazione eseguite su campioni
ad “osso di cane”, hanno consentito di rilevare
le proprietà meccaniche sia di elementi
grezzi che zincati. Tra questi ultimi non sono
state riscontrate variazioni significative nella
resistenza statica del materiale. Pertanto si
può asserire che la deposizione non vada
ad affliggere né la resistenza a trazione né
l’allungamento a rottura. I risultati ottenuti
sui campioni con intaglio a V non hanno
fornito dati contrastanti. Anche in presenza
di uno stato triassiale di sforzo non viene
osservato nessun effetto di infragilimento
introdotto con il processo di deposizione.
I campioni C(T) di meccanica della frattura
hanno permesso di rilevare dati inattesi.
L’analisi di tali campioni ha fornito valori del
fattore di intensità degli sforzi KQ che mostrano
un effetto benefico sulla resistenza a
frattura. Quindi è lecito dire che nessuno dei
due bagni induca un qualche fenomeno di
infragilimento, ma l’esatto contrario, con un
lieve incremento nella resistenza a frattura.
L’aumento di K Q
è maggiore della deviazione
standard dei risultati sperimentali, fatto
che porta ad escludere una fluttuazione
statistica dei dati. Infine i campioni sottoposti
solamente ai trattamenti di decapaggio
e di pre-riscaldamento propedeutici alla
zincatura non hanno evidenziato il medesimo
miglioramento manifestato dai campioni
zincati rispetto a quelli tal quali. Tale
miglioramento sembra quindi attribuibile
solo alla deposizione dello zinco.
Gli ultimi due provini della campionatura
sono stati impiegati per ricavare un parametro
valido di meccanica della frattura atto a
quantificare l’entità dell’aumento di tenacità
a frattura indotto dal processo di zincatura a
caldo. Sono state condotte prove di meccanica
della frattura in campo elasto-plastico,
in modo da esprimere la tenacità a frattura
in termini di J IC
(parametro valido in campo
sia elastico che elasto-plastico). Si osserva
in particolare come il processo di zincatura
porti ad un incremento del valore di tenacità
a frattura da quasi 70 kPa•m a 150 kPa•m.
Tale incremento indica ad ogni modo un effetto
benefico della zincatura sulla tenacità
a frattura.
Le prove di corrosione hanno confermato
quanto era ragionevole attendersi; in
nessun caso sono state rilevate differenze
significative tra il comportamento del rivestimento
ottenuto mediante zincatura con
bagno tradizionale e innovativo. Pertanto
non vi sono ragioni che inducano a sconsigliare
l’uso di quello esente da piombo.
Lorenzo Redolfi
Università degli Studi di Trento
Relatori: dr. ing. Stefano Rossi,
prof. ing. Virgilio Montanari
Correlatore: ing. Matteo Benedetti.
Tesi premiata nell’ambito del concorso
indetto da Acai/Collegio degli Ingegneri di
Padova, Comitato “costruire con l’Acciaio”,
C.T.A. (Collegio dei Tecnici dell’Acciaio), rivista
“Costruzioni Metalliche”, a.a 2007-2008
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