Frattura fragile
La frattura fragile è un fenomeno che avviene in tutti i materiali, ed è legata alla frattura in campo totalmente elastico, senza che avvengano deformazioni sensibili del materiale prima di arrivare a rottura. La frattura fragile è causata dalla sollecitazioni di taglio, quindi si presenta con un tipico aspetto di clivaggio con superfici di separazione a 45°. In ingegneria la frattura fragile è un fenomeno che porta notevoli rischi, dato che la frattura fragile, a differenza della frattura duttile, avviene con un minimo assorbimento di energia da parte della struttura.
La frattura fragile nei metalli
I metalli hanno un comportamento a frattura che è generalmente duttile, tuttavia a temperature inferiori ad una determinata soglia (NDTT - Nihl Ductility Transition Temperature - Temperatuta di transizione a duttilità nulla) si ha un brusco passaggio da una rottura con notevole assorbimento di energia ad una rottura senza assorbimento di energia sensibile. Il fenomeno, ovviamente dato il notevole uso per costruzioni, è stato studiato approfonditamente per gli acciai, soprattutto in seguito ad una serie di collassi catastrofici di strutture, avvenuti nel corso della prima metà del XX secolo. A metà di tale secolo fu messa a punto nel Naval Research Laboratory degli USA una prova con cui era possibile determinare con una certa precisione tale caratteristica del materiale, prova che, dal nome del suo ideatore, fu denominata prova Pellini. Oltre alla prova Pellini la NDTT si determina con la prova di resilienza, esaminando la frazione di frattura duttile sulla superficie del provino dopo rottura.
I metalli che presentano una NDTT ben determinata sono quelli che hanno una struttura cristallina cubica a corpo centrato (ccc), mentre per i metalli che hanno struttura cubica a facce centrate (cfc) la riduzione della duttilità con il diminuire della temperatura ha un andamento molto meno marcato. Per questo motivo per servizi a temperatura inferiore a -50°C vengono utilizzati praticamente solo acciai austenitici (cfc) o leghe di alluminio, mentre i normali acciai al carbonio o alto legati a struttura ferritica (ccc) possono essere utilizzati unicamente per temperature superiori. La NDTT negli acciai ferritici può essere innalzata da fenomeni corrosivi o fisici (irraggiamento neutronico), per ripristinare la NDTT generalmente è necessario un trattamento termico di ricottura.