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C(T) compact tension per prove di tenacità<br />
a frattura.<br />
Le metallografie condotte sui campioni zincati<br />
hanno mostrato dei rivestimenti molto<br />
simili e confrontabili con quanto presente<br />
in letteratura. In entrambi i casi sono stati<br />
rilevati spessori di circa 100 μm. Sono evidenti<br />
le fasi ferro-zinco (più ricche in ferro in<br />
prossimità del substrato), tipiche di questi<br />
componenti. Sono inoltre presenti cricche,<br />
soprattutto nelle fasi Γ e δ che, in certi casi,<br />
possono essere riscontrate anche nella fase<br />
ζ. La presenza di questi difetti nel ricoprimento<br />
è frequentemente riscontrata nella<br />
pratica ed è riconducibile alla contrazione<br />
volumetrica differenziale tra lo zinco ed il<br />
substrato durante il raffreddamento.<br />
Le superfici dei campioni sono state ulteriormente<br />
esaminate al microscopio elettronico<br />
a scansione per acquisire anche<br />
informazioni sulla presenza di elementi chimici<br />
in prossimità degli apici delle cricche.<br />
Tali verifiche sono state motivate dai timori<br />
riportati in letteratura in merito all’accumulo<br />
anomalo all’apice della cricca di elementi<br />
chimici provenienti dal bagno di zincatura.<br />
In tutti i C(T), sia zincati con bagno tradizionale<br />
che innovativo, è stata verificata la<br />
penetrazione dello zinco all’interno della<br />
fessura. Nelle vicinanze dell’apice della fessura<br />
sono state rilevate fasi intermetalliche<br />
molto ricche in ferro (probabilmente a causa<br />
della limitata presenza dello zinco), che<br />
favorisce la creazione di composti ricchi di<br />
questo elemento. Lo zinco è sempre riuscito<br />
a colmare la fessura. Non è mai stato osservato<br />
un accrescimento della fessura causato<br />
dal trattamento di deposizione. L’analisi<br />
chimica ha inoltre rilevato la presenza solo<br />
di zinco, ferro e manganese (questo ultimo<br />
derivante dal substrato d’acciaio) all’apice<br />
della fessura. Solamente alla radice dell’intaglio<br />
ed in corrispondenza del rivestimento<br />
di zinco sul percorso superficiale della fessura<br />
sono state rinvenute tracce di bismuto<br />
e piombo. Questo ultimo, presente solo nel<br />
bagno tradizionale, è chiaramente visibile<br />
sotto forma di piccoli precipitati chiari.<br />
Le prove di trazione eseguite su campioni<br />
ad “osso di cane”, hanno consentito di rilevare<br />
le proprietà meccaniche sia di elementi<br />
grezzi che zincati. Tra questi ultimi non sono<br />
state riscontrate variazioni significative nella<br />
resistenza statica del materiale. Pertanto si<br />
può asserire che la deposizione non vada<br />
ad affliggere né la resistenza a trazione né<br />
l’allungamento a rottura. I risultati ottenuti<br />
sui campioni con intaglio a V non hanno<br />
fornito dati contrastanti. Anche in presenza<br />
di uno stato triassiale di sforzo non viene<br />
osservato nessun effetto di infragilimento<br />
introdotto con il processo di deposizione.<br />
I campioni C(T) di meccanica della frattura<br />
hanno permesso di rilevare dati inattesi.<br />
L’analisi di tali campioni ha fornito valori del<br />
fattore di intensità degli sforzi KQ che mostrano<br />
un effetto benefico sulla resistenza a<br />
frattura. Quindi è lecito dire che nessuno dei<br />
due bagni induca un qualche fenomeno di<br />
infragilimento, ma l’esatto contrario, con un<br />
lieve incremento nella resistenza a frattura.<br />
L’aumento di K Q<br />
è maggiore della deviazione<br />
standard dei risultati sperimentali, fatto<br />
che porta ad escludere una fluttuazione<br />
statistica dei dati. Infine i campioni sottoposti<br />
solamente ai trattamenti di decapaggio<br />
e di pre-riscaldamento propedeutici alla<br />
zincatura non hanno evidenziato il medesimo<br />
miglioramento manifestato dai campioni<br />
zincati rispetto a quelli tal quali. Tale<br />
miglioramento sembra quindi attribuibile<br />
solo alla deposizione dello zinco.<br />
Gli ultimi due provini della campionatura<br />
sono stati impiegati per ricavare un parametro<br />
valido di meccanica della frattura atto a<br />
quantificare l’entità dell’aumento di tenacità<br />
a frattura indotto dal processo di zincatura a<br />
caldo. Sono state condotte prove di meccanica<br />
della frattura in campo elasto-plastico,<br />
in modo da esprimere la tenacità a frattura<br />
in termini di J IC<br />
(parametro valido in campo<br />
sia elastico che elasto-plastico). Si osserva<br />
in particolare come il processo di zincatura<br />
porti ad un incremento del valore di tenacità<br />
a frattura da quasi 70 kPa•m a 150 kPa•m.<br />
Tale incremento indica ad ogni modo un effetto<br />
benefico della zincatura sulla tenacità<br />
a frattura.<br />
Le prove di corrosione hanno confermato<br />
quanto era ragionevole attendersi; in<br />
nessun caso sono state rilevate differenze<br />
significative tra il comportamento del rivestimento<br />
ottenuto mediante zincatura con<br />
bagno tradizionale e innovativo. Pertanto<br />
non vi sono ragioni che inducano a sconsigliare<br />
l’uso di quello esente da piombo.<br />
Lorenzo Redolfi<br />
Università degli Studi di Trento<br />
Relatori: dr. ing. Stefano Rossi,<br />
prof. ing. Virgilio Montanari<br />
Correlatore: ing. Matteo Benedetti.<br />
Tesi premiata nell’ambito del concorso<br />
indetto da Acai/Collegio degli Ingegneri di<br />
Padova, Comitato “costruire con l’Acciaio”,<br />
C.T.A. (Collegio dei Tecnici dell’Acciaio), rivista<br />
“Costruzioni Metalliche”, a.a 2007-2008<br />
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4 COSTRUZIONI METALLICHE LUG AGO 09 71