Scorrimento viscoso
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Lo scorrimento viscoso (in inglese creep) è il fenomeno della deformazione di un pezzo metallico sottoposto a sforzo costante ad alta temperatura (oltre la temperatura di scorrimento, circa coincidente con la temperatura di ricristallizzazione e approssimabile, in media, alla metà della temperatura di fusione).
Si possono distinguere tre fasi principali quando il processo avviene a T > TS:
- primo stadio: all'applicazione del carico inizia la deformazione elasto-plastica, seguita dal creep logaritmico favorito dalla mobilità delle dislocazioni più favorevoli;
- secondo stadio: si stabilisce un equilibrio tra l'incrudimento e la ricristallizzazione e la velocità di deformazione, pur non nulla, è comunque minima;
- terzo stadio: si arriva velocemente alla rottura a causa della strizione del materiale, delle microcricche appuntite e dei microvuoti tondeggianti (nei punti di incontro di tre cristalli) e soprattutto dello scorrimento diffusivo dei giunti dei grani (cioè i grani si allungano per diffusione di atomi nella direzione della trazione e di vacanze nella direzione normale).
Si sottolinea che, in caso di T < TS, lo sforzo costante induce una deformazione elastica e plastica senza che questa continui fino a rottura: non vi è infatti abbastanza energia per muovere le dislocazioni meno favorevolmente orientate, quindi ad un certo punto la deformazione si arresta.
[modifica] I fattori metallurgici di influenza
Dato che TS è circa pari a 0,5 TF, si preferiscono materiali altofondenti. Escludendo il terzo stadio, il creep è influenzato dalla presenza di numerosi piani di facile scorrimento, quindi sono svantaggiati i metalli con reticolo C.F.C. (cubico a facce centrate). Lo scorrimento delle dislocazioni può inoltre essere diminuito grazie all'inserimento di elementi alliganti; oligo-elementi quali boro e zirconio, invece, ostacolano lo slittamento dei giunti dei grani.
[modifica] I trattamenti e la fabbricazione
Convengono quei trattamenti che contribuiscano a ridurre la superficie dei giunti, come ricottura, normalizzazione, solidificazione direzionale, creazione di oggetti in monocristallo.
Altre operazioni possono almeno rafforzare, come per esempio deformazioni plastiche preventive a freddo che ostacolino le dislocazioni, la precipitazione di particelle all'interno dei cristalli sotto alla temperatura di equicoesione o tra i cristalli per temperature superiori.
La produzione di metalli resistenti al creep avviene spesso sotto vuoto per eliminare le impurezze gassose (in particolare l'ossigeno, che potrebbe ossidare l'alluminio e il titanio quasi sempre presenti).
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