Plasticità
Da TecnoLogica.
Descrizione
È la caratteristica di quei materiali in grado di deformarsi in modo permanente, e cioè di mantenere la deformazione anche quando la sollecitazione meccanica termina di agire.
La plasticità è immediatamente evidente quando si realizza sul materiale una prova di trazione e/o compressione assialsimmetrica, grazie alla quale è possibile disegnare il diagramma sforzo-allungamento (o accorciamento) o, conoscendo le dimensioni del provino, il diagramma tensione-deformazione (o diagramma σ-ε). Osservando la curva del diagramma è possibile distinguere due tratti principali:
- un tratto elastico, per il quale si osserva che, scaricando il provino, la deformazione si annulla;
- un tratto plastico, per il quale si osserva che, scaricando il provino, resta visibile una deformazione residua, detta deformazione plastica.
Un materiale si dice plastico quando è presente il secondo tratto nel diagramma (ed è tanto più plastico quanto più questo ramo di curva è esteso), ed è detto fragile se questo tratto è assente.
Un materiale quindi può essere contemporaneamente molto resistente e fragile allo stesso tempo. La ghisa grigia è un classico esempio di materiale resistente e fragile allo stesso tempo.
Il punto di separazione tra il comportamento elastico e quello plastico è detto snervamento, e corrisponde al momento in cui alcuni legami chimici che tengono insieme le particelle costituenti il materiale cominciano a spezzarsi, ed insorge il fenomeno plastico. I valori di tensione e deformazione corrispondenti allo snervamento si indicano con σy e εy rispettivamente.
Più aumenta il carico, maggiore è il numero di legami che si rompe: diretta conseguenza è l'aumento della deformazione plastica residua. Quando poi si rompono tutti i legami, il provino si spezza, e si raggiungono i valori ultimi di tensione e deformazione, indicati con σb e εb.
È quindi possibile affermare che:
- se εb è circa uguale - o di poco maggiore - a εy, il materiale è fragile;
- se εb è maggiore di εy, il materiale è plastico.
Un materiale plastico alla trazione si dice duttile; un materiale plastico alla compressione si dice invece malleabile.
I metalli sono quasi tutti plastici (fa eccezione la ghisa grigia, come già detto in precedenza), anche se alcuni sono ugualmente duttili e malleabili (oro, platino, argento, rame), mentre altri sono più malleabili che duttili (stagno, piombo). In generale, metalli tenaci sono anche duttili[1].
In generale un materiale plastico può avere tre comportamenti diversi, e cioè può essere:
- perfettamente plastico;
- plastico raddolcente;
- plastico incrudente.
Un materiale perfettamente plastico, o a plasticità perfetta ha un tratto plastico parallelo all'asse delle deformazioni, cioè la tensione in fase plastica è costantemente uguale alla sua σy di snervamento. Questa condizione è senza dubbio un'astrazione teorica, ma è molto utilizzata nei modelli di calcolo agli stati limite (ultimi e di esercizio) sia per l'acciaio che per il calcestruzzo armato.
Un materiale plastico raddolcente è caratterizzato da una riduzione della tensione rispetto a quella di snervamento. In pratica, il diagramma σ-ε cresce fino al valore massimo σy per poi decrescere fino a giungere al valore di rottura σb. Questo tipo di plasticità è comune ai materiali come le pietre o il calcestruzzo (non armato), dove l'insorgere delle prime fratture rende di fatto molto meno resistente il provino, che raddolcisce.
Un materiale plastico incrudente è caratterizzato da una capacità residua del materiale plasticizzato di assorbire incrementi di tensione, e cioè di avere tensioni in fase plastica superiori al valore di snervamento σy. In altre parole, il diagramma σ-ε è caratterizzato, dopo lo snervamento, da un altro tratto crescente; questo può continuare a crescere fino alla rottura, o arrivare ad un valore massimo per poi decrescere fino a raggiungere σy. I metalli sono in genere dei materiali incrudenti, ed è il motivo per cui le lavorazioni plastiche a freddo estrusione, imbutitura, laminazione, pallinatura, stampaggio, trafilatura conferiscono maggior durezza al semilavorato che si ottiene. Questo però non comporta alcun incremento del modulo di elasticità longitudinale del materiale.
Come già detto, nei modelli di resistenza, al di là del comportamento reale, è frequente l'uso del comportamento perfettamente plastico; nel caso in cui sia significativo considerare anche il raddolcimento o l'incrudimento del materiale, la curva di plasticizzazione è sostituita con una retta inclinata (raddolcimento perfetto e incrudimento perfetto).
Voci correlate
- Compressione
- Diagramma di tensione-deformazione
- Duttilità
- Elasticità
- Fragilità
- Malleabilità
- Resistenza meccanica
- Snervamento
- Tenacità
- Trazione
Note
- ↑ cfr. Luigi Vitiello, Oreficeria moderna, Hoepli Editore, pag.36.
|
