Tenacità

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La tenacità di un materiale può essere impiegata in diversi contesti. La tenacità può essere considerata come la capacità di assorbire energia e di deformarsi plasticamente prima della rottura. È definita come l'area sottostante la curva sforzo/deformazione di una prova di trazione; in questo caso il suo significato fisico è di densità energetica (unità di misura J/m3) immagazzinata nel materiale. Può anche essere indicata come la proprietà che indica la resistenza alla frattura in un materiale in presenza di intagli.

Non va confusa con la resilienza, che indica la capacità di un materiale di assorbire energia se sottoposto a deformazione elastica e poi di rilasciarla durante la fase di scarico.

Il valore è determinato dall'integrazione dell'energia di deformazione per la curva tracciando una retta verticale dal punto finale della curva fino all'asse delle ascisse.

La scarsa tenacità di un materiale può portare ad una rottura di tipo fragile che si svolge nelle seguenti fasi:

  • Innesco di una cricca (rottura locale)
  • Propagazione della rottura (se il materiale è privo di tenacità la rottura procede rapidamente e con un minimo dispendio di energia).

La tenacità di un materiale non è una sua caratteristica intrinseca ma dipende dalle condizioni di prova, ad esempio dalla velocità di deformazione e dalla temperatura, e dai difetti presenti nel campione, ad esempio gli intagli.

Metallurgia[modifica | modifica wikitesto]

In metallurgia si incontra la definizione di tenacità statica, indice della capacità di un materiale di immagazzinare energia nel campo elasto-plastico prima di arrivare a rottura sotto l'azione di carichi statici.

La tenacità si differenzia dalla resilienza la quale è l'energia necessaria per la rottura di un materiale sottoposto a carichi impulsivi tali da non permettere la deformazione plastica, ovvero la rottura del pezzo avviene in campo elastico. Erroneamente si confonde la resilienza con l'energia assorbita nel materiale sottoposto a delle prove di carico impulsivo, come prova Charpy, quando anche in queste prove vi è un parziale assorbimento di energia in campo plastico.

La tenacità è rappresentata dall'area sottostante la curva reale di trazione che rappresenta l'energia per unità di volume richiesta per deformare a trazione un campione di materiale fino a rottura, indicata con :

Essa è proporzionale al prodotto , dove è il carico di rottura di un materiale e è l'allungamento percentuale dopo rottura.

Misura della tenacità all'intaglio (prova di resistenza all'urto)[modifica | modifica wikitesto]

Dimensioni e forma di un provino con intaglio a V.

La tenacità all'intaglio si misura sottoponendo un provino del materiale da esaminare, ad esempio un materiale metallico o un materiale plastico, la cui superficie presenta un intaglio, a prova d'urto tramite un maglio a forma di pendolo che colpisce la faccia della provetta opposta a quella contenente l'intaglio, un esempio di tale macchinario è il pendolo di Charpy. Essa, poi, è ottenuta direttamente calcolando la differenza tra l'altezza iniziale da cui il pendolo viene lasciato cadere e l'altezza massima che raggiunge dopo aver, in un sol colpo, rotto per urto-flessione il campione del materiale sottoposto a misura.

La tenacità, che rappresenta esattamente l'energia assorbita dalla provetta durante l'urto, misurata in joule, vale:

dove è proprio la tenacità all'intaglio e è il peso del pendolo.

La tenacità all'intaglio può essere calcolata anche con la prova d'urto di Izod, realizzata anch'essa tramite un pendolo ad impatto, in conformità con la ASTM E-23.

Tessile[modifica | modifica wikitesto]

In campo tessile la tenacità è la resistenza alla rottura del filato rapportata al titolo unitario. Si esprime generalmente in cN/dtex. I valori di tenacità indicano il comportamento del materiale al limite estremo della sollecitazione.

Per avere informazioni sulle sollecitazioni comprese tra zero e il limite di rottura, si utilizza il diagramma della tenacità/allungamento. Il modulo elastico è il tratto iniziale della curva del diagramma tenacità/allungamento, chiamato anche Modulo di Young; questo ci fornisce il comportamento dei materiali ai carichi bassi, cioè tutti quelli che si possono verificare durante l'operazione di orditura o tessitura.

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

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