Laboratorio di analisi dei guasti metallurgici

L'analisi dei guasti metallurgici consente di comprendere le ragioni di un guasto in un metallo. Questa analisi inizia con l'esame visivo e macroscopico del materiale, seguito dalla preparazione del campione per l'osservazione microscopica. (ottica, elettronica a scansione e diffrazione dei raggi X) per analizzare la struttura e la composizione del campione.

I risultati di queste analisi aiutano il laboratorio a identificare il tipo di guasto, come corrosione, fatica, rottura, ecc.

La metallurgia si concentra sullo studio delle proprietà fisiche e chimiche dei metalli e delle leghe, nonché sulla fabbricazione e sullo sviluppo di nuovi materiali per applicazioni specifiche.

La metallografia è una tecnica di analisi specifica che implica la preparazione di campioni di metallo per analizzarli al microscopio. Consente di esaminarne la struttura, la composizione e la qualità. La metallografia è essenziale per caratterizzare le microstrutture dei metalli, il che è utile per comprendere il loro comportamento meccanico e la loro suscettibilità alla corrosione o ad altri fenomeni di degrado, ossia i guasti metallurgici.

L’expertise di Filab nel campo della metallurgia è così rafforzata dall’expertise in metallografia. Grazie a questa expertise metallurgica, il laboratorio è in grado di effettuare analisi sulla struttura dei metalli nel corso di diverse indagini.

L'analisi delle facce di frattura e la frattografia sono due tecniche di analisi della rottura di un materiale. La rottura fa parte dei guasti dei materiali.

L'analisi delle facce di frattura si concentra sull'esame macroscopico della superficie di frattura, mentre la frattografia esamina la microstruttura della superficie di frattura a livello microscopico. Questa differenza consente di ottenere informazioni complementari sulla rottura di un materiale.

La frattografia è particolarmente utile per i materiali con una struttura fine o complessa, mentre l'analisi delle facce di frattura è più applicabile ai materiali con una struttura macroscopica più semplice. Combinando queste due tecniche, il laboratorio può ottenere una comprensione più completa del guasto di un materiale.

Gli industriali si trovano ad affrontare numerose problematiche legate ai guasti delle leghe metalliche, che richiedono un approccio multidisciplinare.

Risolvere i guasti delle leghe metalliche consente di intraprendere un percorso di miglioramento continuo per ottimizzare le prestazioni e l'affidabilità dei prodotti, riducendo al minimo gli impatti sull'ambiente e garantendo la sicurezza.

La rilevazione dei guasti, la comprensione dei loro meccanismi complessi e la selezione oculata dei materiali sono al centro delle sfide industriali. Il laboratorio FILAB propone analisi dei guasti e un supporto in ricerca e sviluppo.

Alcune leghe metalliche specifiche possono subire guasti caratteristici, e la composizione della lega può influenzare il tipo di guasto riscontrato.

• Acciaio inossidabile (austenitico)

Fessurazione da corrosione sotto sforzo (SCC): gli ambienti clorurati possono indurre cricche negli acciai inossidabili austenitici, in presenza di tensioni interne o applicate.

• Leghe di alluminio

Corrosione galvanica: quando le leghe di alluminio sono a contatto con un metallo come l'acciaio inossidabile e in presenza di un elettrolita, l'alluminio può subire una corrosione accelerata a causa della differenza di potenziale elettrochimico tra i metalli.

• Leghe di titanio

Corrosione per vaiolatura: sebbene le leghe di titanio siano estremamente resistenti alla corrosione, in ambienti molto aggressivi, ad esempio in presenza di cloruri ad alta temperatura, possono subire una corrosione localizzata.

• Acciai

Corrosione atmosferica: gli acciai, se non sono adeguatamente protetti, possono subire una rapida corrosione quando sono esposti all'atmosfera, in particolare in ambienti umidi o salini, con conseguente formazione di ruggine.

• Leghe di nichel

Creep ad alta temperatura: le leghe a base di nichel, sotto sforzi estremi e a temperature molto elevate, possono deformarsi lentamente.

• Bronzo

Fatica: i componenti in bronzo possono subire guasti per fatica a causa di carichi ciclici ripetuti.

Ogni lega ha proprietà uniche che influenzano il comportamento in diverse condizioni di utilizzo e ambientali. La comprensione dei meccanismi di guasto specifici di ogni tipo di lega è essenziale per la selezione dei materiali e la progettazione dei componenti.

Le leghe metalliche possono subire diversi tipi di guasti in funzione della loro composizione, del trattamento termico, dell'uso e dell'ambiente in cui si trovano. Ecco i principali tipi di guasti riscontrati nelle leghe metalliche:

• La fatica di un materiale e qui del metallo indica il guasto progressivo di un materiale sotto l'effetto di sollecitazioni ripetute o fluttuanti, spesso ben inferiori al limite di elasticità del materiale.

• La corrosione è il degrado dei metalli causato da una reazione chimica con il loro ambiente.

• L'usura è la perdita progressiva di materiale dalla superficie di un metallo dovuta a contatti fisici e movimenti relativi.

• La fessurazione da corrosione sotto sforzo è un guasto causato dalla combinazione di corrosione e sollecitazioni di trazione.

• Il creep è la deformazione lenta e permanente di un materiale sotto l'effetto di sollecitazioni costanti ad alta temperatura.

• La fragilizzazione da idrogeno è un processo per cui i metalli diventano più fragili e soggetti a criccarsi in presenza di idrogeno.

• La fragilizzazione da rinvenimento si verifica in alcuni acciai legati che, quando sono esposti a determinate temperature intermedie, possono perdere la loro tenacità.

Questi tipi di guasti mostrano l'importanza di scegliere la lega giusta per un'applicazione specifica, così come l'importanza del trattamento termico, della progettazione e della manutenzione nella durata di vita dei componenti metallici.