Heat treatments

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I trattamenti termici possono dar luogo a modifiche profonde delle proprietà di un acciaio che, a volte, possono superare
quelle indotte dalle variazioni della composizione chimica dell’acciaio stesso. Dal punto di vista pratico, sono interessanti
le trasformazioni che un trattamento termico può produrre nei valori di resistenza, snervamento, allungamento, contrazione,
tenacità e modulo elastico.

Un acciaio legato che sia stato sottoposto a un non corretto trattamento termico, può dare risultati inferiori a quelli che si possono ottenere con un acciaio al solo carbonio correttamente trattato. Riportando i principali trattamenti termici, ricordiamo che nelle schede tecniche dei singoli acciai si possono trovare i parametri che l’esperienza consiglia.

BONIFICA
Trattamento d’indurimento composto da tempra e rinvenimento per ottenere la combinazione ricercata delle proprietà meccaniche e una buona duttilità associata a ottima tenacità. Si ricorda che, nell’eventualità di dover ripetere la bonifica sullo stesso materiale, la temperatura di tempra del secondo trattamento, dovrà essere più alta rispetto al primo. Vedere anche Tempra e Rinvenimento.

CEMENTAZIONE
Trattamento termochimico con lo scopo di ottenere un arricchimento superficiale di carbonio, elemento che innalza la durezza e contrasta l’usura.

CROMATURA
Trattamento di rivestimento galvanico atto a depositare su barre solitamente rettificate, una pellicola di cromo di elevata durezza. Questo trattamento conferisce resistenza all’abrasione e alla corrosione, determina un più basso coefficiente d’attrito negli accoppiamenti mobili e in particolare con la gomma delle guarnizioni.

DISTENSIONE
Trattamento eseguito allo scopo di ridurre le tensioni (dovute a raddrizzatura a freddo, bruschi raffreddamenti, lavorazioni meccaniche ecc.) senza però ridurre la durezza. Solitamente si esegue a 50°C in meno rispetto all’ultimo rinvenimento eseguito sui pezzi o su prodotti temprati che si utilizzano con resistenze molto alte. Il raffreddamento deve essere molto lento, generalmente in forno.

INDURIMENTO SECONDARIO
Indurimento ottenuto in seguito ad uno o più rinvenimenti (550-600°C) che fanno precipitare un composto (carburi di sovrassaturazione) che destabilizza l’austenite per effetto termico trasformandola in martensite oppure bainite durante il raffreddamento. In questo modo si ha un aumento di durezza ed il fenomeno viene chiamato durezza secondaria.

NITRURAZIONE
Trattamento termochimico con lo scopo di ottenere un arricchimento superficiale di azoto, elemento che innalza la durezza e contrasta l’usura.

NORMALIZZAZIONE
Si esegue a una temperatura appena superiore ad AC3 +50/70°C (AC1 per gli acciai ipereutettoidi C% > 0.80) seguita da raffreddamento in aria calma. Il compito principale è quello di omogeneizzare la struttura e di affinare il grano ingrossato da precedenti operazioni di trasformazione a caldo. Questo trattamento è sconsigliato per gli acciai da utensili e per quelli autotempranti. Alla normalizzazione spetta anche il compito di rigenerare la struttura danneggiata dal trattamento termico di bonifica, quando a valle di quest’ultimo non sono stati ottenuti i valori meccanici desiderati. Un suggerimento è quello di non ripetere per più di due volte il trattamento di bonifica sullo stesso materiale e dopo il secondo insuccesso passare alla normalizzazione per poi riprendere con tempra e rinvenimento. I ripetuti trattamenti, in ambienti ossidanti, creano inevitabilmente un’addizione della decarburazione e questo fatto dovrà essere tenuto in debito conto.

PRERISCALDO
Riscaldo del materiale con soste intermedie (fra 400 e 600 °C) prima di raggiungere la temperatura prestabilita per l’austenitizzazione. Serve principalmente a ridurre stati tensionali e dilatazioni differenziali indotte da cicli di deformazione a caldo e di lavorazioni meccaniche. La sosta alla temperatura di preriscaldo deve assicurare uniformità di temperatura in tutta la sezione.

RICOTTURA
Il compito principale di questo trattamento termico è quello di ottenere un abbassamento di durezza sui materiali deformati a caldo, laminati e trafilati a freddo. In alcuni casi s’introduce la ricottura per eliminare tensioni oppure strutture disomogenee. Come permanenza in temperatura si usa 1 ora e 30′ ogni pollice di spessore (es. piatto 300×100 sosta 5 h).

RICOTTURA DI LAVORABILITÀ(eseguita a 30-50°C sotto il punto Ac1)
Questo trattamento non modifica la struttura ma conferisce un adeguato addolcimento e elimina le tensioni dovute a lavorazioni precedenti. Il raffreddamento (circa 10°C/h, normalmente 5-10°C al minuto per acciai al carbonio e 20-40°C ora per acciai legati) può avvenire in forno o in aria.

RINVENIMENTO
Trattamento termico al quale è sottoposto un prodotto ferroso dopo indurimento mediante tempra, onde portare le proprietà meccaniche al livello desiderato. Dopo tempra, il materiale si trova in uno stato di forti tensioni che vanno eliminate perché la loro forza, superando il carico di rottura, potrebbe spaccare il materiale. Questo è uno dei compiti del rinvenimento; il secondo è quello di abbassare la resistenza fino al punto di compromesso fra buon carico di rottura e buona tenacità (resilienza). Come permanenza in temperatura si usa normalmente 1 ora ogni pollice di spessore (es. piatto 300×100 sosta 4 h).

RISCALDO
Innalzamento della temperatura di un prodotto con un gradiente termico prestabilito. In genere si esegue molto lentamente con max 50 °C/h e mai oltre 150 °C/h.

TEMPRA
Operazione che consiste nel raffreddare un prodotto ferroso più rapidamente che in aria calma. E’ buona norma non ricorrere a un mezzo temprante più drastico del necessario perché, maggiore è la velocità di raffreddamento, maggiori saranno le tensioni all’interno dei pezzi. I bagni per la tempra devono essere agitati, per evitare che bolle di vapore rimangano aderenti al materiale.
I bagni più usati sono: miscele di gas (per trattamenti sotto zero), acqua, bagni di sali, polimeri (acqua con additivi), olio, aria forzata o calma. Il peso dei bagni deve essere almeno 10-15 volte superiore a quello del materiale da temprare.
A fine tempra, la temperatura del bagno non deve superare i 49°C. Come permanenza in temperatura si usa normalmente 1/2 ora ogni pollice di spessore (es. piatto 300×100 sosta 2 h).

TEMPRA INTERROTTA
Interruzione del ciclo di raffreddamento ad una temperatura predeterminata ( ~ 500-600°C) e mantenimento a questa temperatura per un tempo specifico prima del raffreddamento fino a 50 °C. Solitamente effettuata per minimizzare la probabilità di formazione di cricche, oppure per produrre nel manufatto una particolare struttura.

TRATTAMENTO TERMICO
Successione di operazioni termiche, al fine di ottenere un cambiamento di proprietà e/o strutture di un materiale ferroso.

TRATTAMENTO TERMOCHIMICO:
Processo effettuato in un mezzo-ambiente opportunamente scelto, per ottenere una modifica della composizione chimica del materiale base.