Appunti Tecnologie e impianti industriali

TRATTAMENTI TERMICI TT

Cicli di riscaldamento e raffreddamento che cambiando le caratteristiche di resistenza di un materiale, e sono caratterizzati da 3 fasi:

1. Riscaldamento
• Permanenza a temperatura costante
• Raffreddamento (molto importante perché la velocità con la quale raffreddiamo determina le caratteristiche finali del materiale)
2. Ricottura (TC)
3. Normalizzazione (TD)

Aumenta la duttilità di un materiale (riducendo durezza e resistenza)

Si riscalda il materiale sopra a 912° (A) (Temperatura austenitica)

Si permane a questa temperatura per omogeneizzare la temperatura

Si raffredda in aria (non lentamente all'interno del forno) --> Si ottiene Perlite con cristalli

Si ottiene Perlite: struttura di più fini

1. (velocità maggiore di equilibrio raffreddamento): struttura un po' meno di equilibrio
2. Vantaggi:
   • Va bene per tutti i tempi più brevi rispetto agli acciai o alla ricottura
3. Problemi:
   • Tempi lunghi
   • Va bene solo per acciai --> per ovviare a questo problema si utilizza la Normalizzazione a basse durezze (acciai autotempranti)
4. Tempra --> durezza
   1. Si riscalda il materiale sopra a 912° (A) (Temperatura austenitica)
   2. A differenza della tempra si raffredda in 2 step:
      1. Si porta a 400° velocemente attraverso un mezzo temprante (in grado di asportare tanto calore velocemente)
      2. Si raffredda rapidamente buttando il pezzo dentro un vascone d'acqua, mantenendo questa temperatura per un certo tempo, per omogeneizzare la temperatura tra cuore e superficie
   3. Si ottiene Martensite (start)
5. Problemi:
   • Lo shock termico a cui sottopongo l'acciaio può portare a: criccature

fratture, --> Si ottiene Martensite (finish)o distorsioni

Vantaggi:

• Avere raffreddamenti Buona durezzao oveloci in superfice e lenti Minori tensionioall'interno in pezzi di grandi Deformazioni quasiodimensioni nulle

Per ovviare a questi problemi -->tempra scalare o isoterma

Problemi: Mantenere questeo* La presenza di Cr, Ni, Mn, Mo, V soluzioni stabili ad altain lega permette di formare la temperatura comporta costi emartensite con velocità critiche più un controllo più complessobasse Tempi dilatatioT. Isoterma

1. Si riscalda il materiale sopra a912° (A ) (Temperaturac3austenitica)
2. Si raffredda sempre in 2 step:
   • Si porta a 400°o mantenendo questa T per uncerto tempo
   • Si raffredda ao temperatura ambiente(sorpassando la curva dellaBainite)

--> Si ottiene Bainite: strutturaresistente e tenace

Problemi: Tempi lunghioRinvenimento Distensione

Si opera dopo la tempra diretta per Attenua le tensioni residue senzamodificare la Martensite: alterare la durezza

dellaMartensiteAttenuare le tensioni

Si riscalda ad una T_o per renderla meno fragile, tra la 350° (Martensite start) e 727° (Ac1)

Si riscalda ad una T tra la 350° (Martensite start) e --> Si ottiene Martensite727° (Ac1) rinvenuta

Si raffredda in aria o in acqua --> Si ottiene Martensite rinvenuta (struttura con un buon rapporto tra resistenza e tenacità)

Bonifica (TF) Bonifica isoterma

Tempra diretta seguita da un rinvenimento a 912° (A3) (Temperatura austenitica)

Si ottiene Martensite rinvenuta

Si raffredda in 2 step: Rapidamente fino a una T superiore a Ms e si rimane a questa T fino all'ottenimento di Bainite

Si raffredda ulteriormente (sorpassando la curva della Bainite) --> Si ottiene una struttura intermedia non martensitica molto tenace e dura

Problemi: Tempi lunghi (stessi della T. Isoterma)

Difetti da Trattamenti termici

Mezzi tempranti

Mezzi in grado di

rilassare la struttura martensitica:

• Rinvenimento
• Distensione

Bonifica: Tempra diretta + Rinvenimento

TRATTAMENTI TERMOCHIMICI DI DIFFUSIONE

Trattamenti superficiali che vanno a modificare lo strato superficiale del componente (lasciando inalterato il cuore)

Si aggiungono determinati elementi durante la fase di riscaldamento per arricchire la superfice

Carbocementazione o Nitrurazione

Cementazione: Diffusione di atomi di Azoto in ambiente a 500°C

Diffusione di atomi di C (sul materiale) in ambiente carburante ad altissime temperature

Si ottiene uno strato superficiale durissimo (65HRC) ma molto sottile (max 0,5mm)

T: 912°C (A3) (T.c3 austenitica)

Si raffredda rapidissimamente

Si ottiene Martensite in superficie (durissima: 48 HRC) e una buona tenacità al cuore

Si esegue su acciai già bonificati e al cuore non vengono eseguiti trattamenti successivi

Problemi: Tempi lunghissimi (10-15 ore)

proprietà anticorrosive e aumentano notevolmente la resistenza a fatica

La durezza è:

• Acciai da cementazione: indipendente dalla %C ≤ 0,22%
• Cr, Ni, Mn, Mo in lega
• È necessaria la presenza di Mo (molibdeno) per evitare fragilità di rinvenimento

Problemi:

• Tempi sono quasi il doppio della cementazione: 20-25 ore

Acc. da Nitrurazione:

• 0,29% ≤ C ≤ 0,43%
• Al, Cr, Ni, V, Mo in lega

Carbonitrurazione Cromizzazione

• Diffusione di C e Diffusione di Cr
• Azoto in ambiente gassoso ad una temperatura controllata ad alta temperatura tra i 650° e 850°
• Aumenta la resistenza all'usura/fatica
• Aumenta la resistenza alla corrosione (soprattutto anche di acciai a bassa temprabilità)
• Migliora le caratteristiche di resistenza superficiale
• Molto usato anche sugli acciai al titanio

Si utilizzano acciai da cementazione

Solitamente seguito da tempra

Processi fusori [9]

Versamento di metallo

1. Liquido:
2. Bacino di colata: imbuto che accoglie il liquido
3. Canale di colata: condotto che collega il bacino di colata al canale distributore (direttamente collegato alla cavità).
4. Colata dall'alto a pioggia:
• Ottimo gradiente termico perché il materiale comincia a solidificare dal basso quindi il liquido versato si appoggia alla zona del getto già solidificata
• Il liquido che viene fatto cadere per gravità --> forti pendenze o rimescolamenti
5. Dal basso a stella:
• Riempendo dal basso il gradiente è sfavorevole, con il rischio che il metallo solidifichi prima di completare il riempimento della forma
• Ottimo flusso laminare

Obiettivi

• Garantire che la forma venga riempita velocemente e in maniera uniforme
• Prevedere un accesso graduale e dolce per evitare fenomeni di turbolenza
• Evitare di distruggere o erodere la forma
• Non sovradimensionare gli elementi in modo da non fare esplodere i costi delle lavorazioni

Complessità

Solidificazione: