ANALISI DEI MICROMECCANISMI DI DANNEGGIAMENTO IN UNA GHISA SFEROIDALE PERLITICA Vittorio Di Cocco 1 , Francesco Iacoviello 1 , Mauro Cavallini 2 1 Università di Cassino, Di.M.S.A.T., via G. Di Biasio 43, Cassino (FR); iacoviello@unicas.it 2 Università di Roma “La Sapienza”, Dip. ICMA via Eudossiana 18, 00184 Roma SOMMARIO L’analisi dei micromeccanismi di danneggiamento nelle ghise sferoidali si è prevalentemente focalizzata sulle ghise sferoidali a matrice ferritica. In letteratura si è solitamente concentrata l’attenzione sulla nucleazione di vuoti in corrispondenza degli sferoidi di grafite e sulla crescita di questi vuoti fino alla rottura catastrofica. Recentemente è stato verificato sperimentalmente che il ruolo svolto dagli sferoidi di grafite nelle ghise sferoidali a matrice ferritica è più complesso e che non può essere confinato al solo “debonding” dello sferoide dalla matrice ferritica. In questo lavoro vengono analizzati i micromeccanismi di danneggiamento a trazione in una ghisa sferoidale con matrice completamente perlitica mediante prove di trazione effettuate su microprovini ed osservazione al microscopio elettronico a scansione (SEM) della superficie laterale durante lo svolgimento della prova meccanica (prove “in situ”). Durante lo svolgimento della prova si è focalizzata l’attenzione sia sul ruolo svolto dagli sferoidi di grafite che sull’evoluzione del danneggiamento della matrice perlitica. INTRODUZIONE Le ghise sferoidali costituiscono una valida alternativa all'impiego delle ghise malleabili e di altre leghe ferrose grazie alle loro notevoli proprietà meccaniche ed al loro costo ridotto: la presenza di elementi di grafite non più sotto forma lamellare, ma sferoidale, permette di ottenere un deciso miglioramento delle proprietà meccaniche, conservando le migliori caratteristiche delle ghise, fra cui, anzitutto, la colabilità. Tale risultato è ottenuto mediante un attento controllo della composizione chimica, con un’importante diminuzione dei costi di produzione rispetto alle più tradizionali ghise malleabili. Negli ultimi decenni, al fine di ottenere differenti combinazioni delle proprietà meccaniche, sono stati ottimizzati differenti trattamenti termici e differenti composizioni chimiche, modificando in tal modo la microstruttura della matrice: è stato possibile ottenere differenti combinazioni delle proprietà meccaniche controllando la microstruttura, ottenendo ghise sferoidali ferritiche, ferrito-perlitiche, perlitiche, bainitiche, austenitiche ed “austemprate” [1, 2]. Le differenti tipologie di ghise sferoidali sono attualmente utilizzate per la produzione di numerosi manufatti quali ruote, ingranaggi, alberi a gomito, tubazioni, corpi compressore, valvole, cilindri, corpi pompa, cuscinetti etc. (Fig. 1). L’analisi dei micromeccanismi di danneggiamento nelle ghise sferoidali si è principalmente focalizzato sul distacco matrice – elementi di grafite (debonding) e sulla conseguente crescita dei microvuoti conseguenti, con una rottura che si verifica principalmente per coalescenza di detti microvuoti [3-9]. La sequenza proposta per le ghise sferoidali ferritiche [5] è la seguente: - Distacco dei noduli di grafite e la matrice ferritica già per valori non elevate della sollecitazione unitaria; - Deformazione plastica della matrice in prossimità dei noduli di grafite. - Innesco di microcricche nella matrice ferritica.