Duttilità: proprietà materiale, misurazione e significato ingegneristico
Definizione
La duttilità è la capacità di un materiale di subire significativa deformazione plastica prima della frattura. Un materiale duttile può essere trafilato in fili o formato senza rompersi.
Misure quantitative
- Allungamento percentuale: (Lunghezza finale – Originale) / Originale × 100%.
- Riduzione area: (Area originale – Area minima a frattura) / Originale × 100%.
Materiali duttili vs fragili
| Duttili | Fragili |
|---|
| Maggiori metalli (Au, Ag, Cu, Al, acciaio dolce) | Ceramiche, vetro, ghisa, calcestruzzo |
| Molti polimeri (PE, PP, gomma) | Alcuni polimeri (PS, PMMA a temp. ambiente) |
| Snervamento prima frattura | Frattura vicino limite elastico |
| Alto assorbimento energia | Basso assorbimento energia |
Importanza ingegneristica
- Operazioni formatura: laminazione, forgiatura, estrusione, trafilatura, stampaggio.
- Sicurezza strutturale: rottura duttile dà avviso (snervamento, striction); rottura fragile è improvvisa.
- Progettazione sismica: dettagli duttili permettono dissipazione energia terremoti.
- Vasi pressione: criterio leak-before-break si basa su duttilità.
Fattori che influenzano duttilità
- Temperatura (↑T → ↑duttilità metalli; DBTT per acciai).
- Velocità deformazione (↑rate → ↓duttilità).
- Microstruttura: dimensione grano, distribuzione fasi, impurità.
- Intagli/concentratori tensione riducono duttilità apparente.