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 I trattamenti termici.

Sono operazioni tecnologiche che consentono di sottoporre le leghe a uno o più cicli termici al di sotto del punto di fusione nell’intento di conferire determinare proprietà. Il trattamento termico comporta la modifica della struttura dei metalli, a cui corrisponde una variazione delle proprietà dei metalli stessi. Le proprietà delle leghe modificabili con i trattamenti termici sono:

Le fasi fondamentali di tutti i trattamenti termici sono tre:

Le tre fasi sono rappresentabili in un diagramma temperatura-tempo in cui è illustrato l’andamento della temperatura del pezzo al passare del tempo. In orizzontale, è rappresentata la durata del trattamento termico. In verticale, e rappresentata la temperatura del pezzo.

La durata del trattamento consiste in tre periodi:

Fase di riscaldo

La fase di riscaldo consiste nel riscaldare il pezzo in forno in modo tale che il riscaldamento avvenga uniformemente in tutti i punti del pezzo, fino alla temperatura voluta.

La temperatura deve aumentare molto lentamente per evitare che la differenza di gradi centigradi fra l’interno e l’esterno del pezzo e la conseguente differente dilatazione provochino eccessive tensioni, causa di cricche.

Si elimina l’inconveniente con i preriscaldi, cioè con soste nel riscaldamento affinché la temperatura interna si uniformi a quella superficiale.

 

Permanenza alla temperatura di regime

La permanenza alla temperatura di regime è il periodo in cui il pezzo viene mantenuta a temperatura costante.

La temperatura di regime e la permanenza a tale temperatura devono essere scelte accuratamente, perché sono fondamentali per la buona riuscita del trattamento. La permanenza alla temperatura di regime dipende dalle dimensioni del pezzo: maggiori sono le dimensioni, più lungo sarà il periodo.

Fase di raffreddamento

Consiste nel riportare il pezzo riscaldato a temperature ambiente. La velocità di raffreddamento può andare da poche decine di gradi all’ora, per un raffreddamento lento, a centinaia di gradi al secondo per un raffreddamento rapidissimo. Ogni valore della velocità di raffreddamento conferisce all’acciaio una diversa struttura e proprietà diverse.

Principali trattamenti termici

I trattamenti termici principali ai quali possono essere sottoposte le leghe metalliche sono:

La tempra consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura, detta temperatura di tempra, e quindi nel raffreddarlo rapidamente per immersione in un fluido. Il trattamento di tempra aumenta la resistenza alla rottura e alla durezza, diminuisce l’allungamento percentuale e la resilienza. Il rinvenimento consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura inferiore a quella di tempra. Il raffreddamento potrà essere lento. Il rinvenimento diminuisce la resistenza alla rottura e la durezza, aumenta la resilienza e l’allungamento percentuale. La bonifica consiste nel trattamento di tempra seguito dal trattamento di rinvenimento. La bonifica aumenta resistenza e durezza e mantiene una buona resilienza. La ricottura consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura di poco superiore alla temperatura di tempra e nel lasciarlo raffreddare lentamente. Questo trattamento diminuisce la resistenza e la durezza e aumenta l’allungamento percentuale, la resilienza e la lavorabilità.La normalizzazione consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura un po’ piùlevata a quella di tempra e nel raffreddarlo in atmosfera tranquilla. Il trattamento rende omogenea la struttura dell’acciaio ed elimina le tensioni interne. Inoltre, accresce la resilienza e aumenta leggermente la durezza per gli acciai ad alto tenore di carbonio. La cementazione consiste nel riscaldare il pezzo a contatto con elementi ricchi di carbonio, a una temperatura di circa 900 °C. Si applica agli acciai dolci. Lo strato dei pezzi, poichè è stato trasformato in acciaio duro per un spessore di circa 1 mm, può essere temprato e acquistare così una grande durezza. L’interno presenta grande resilienza.

La nitrurazione consiste nel riscaldare i pezzi a una temperatura di circa 500°C.

Si applica agli acciai legati con alluminio, ecc… . Il trattamento aumenta la durezza e diminuisce la resilienza. La cianurazione consiste nel riscaldare i pezzi a una temperatura di 800°C, immergendoli di potassio. Si mantengono nel bagno liquido per circa 15 min e quindi si raffreddano rapidamente. Questo trattamento aumenta la durezza nella pellicola superficiale del materiale. Vediamo ora più nel dettaglio i trattamenti di tempra e di rinvenimento.

La tempra consiste nel riscaldare i pezzi fino a trattare a una temperatura superiore al punto di trasformazione, temperatura alla quale il metallo si presenta con una struttura stabile, caratterizzata da una durezza diversa da quella dello stesso metallo a una temperatura ordinaria. Si mantiene poi alla temperatura di tempra per consentire che le trasformazioni interne producano in tutta la massa del pezzo stesso.

Temperatura di tempra

Ogni acciaio viene trasformato a una temperatura diversa della sua composizione. La temperatura di tempra in acciaio è circa 50°C superiore alla temperatura di trasformazione caratteristica di quell’acciaio. In mancanza di dati precisi in prima approssimazione le seguenti:

 

Tipo di acciaio

Stato

R(kg/mm)

Hb

A%

K(kg/mm)

Acciaio dolce

naturale

37

108

38

32

Acciaio semiduro

Naturale

65

190

18

11