Trattamenti Termici, Metallurgia

TRATTAMENTI TERMICI

Un trattamento termico è un ciclo termico che viene realizzato in un materiale per

modificarne la microstruttura, rendendola idonea al successivo utilizzo dei materiali.

Fasi: Riscaldamento

1) Permanenza

2) Raffreddamento

3) Tuttavia, un pezzo reale avrà

curve di riscaldamento e di

raffreddamento diverse per la

parte interna e quella superficiale,

dovuto al fatto che la parte

superficiale si riscalda più

velocemente e si raffredda più

velocemente rispetto a cuore del

pezzo, ovvero alla parte interna.

Il TEMPO DI PERMANENZA

tipicamente è quello del cuore, in quanto solitamente si vuole avere la stessa fase

omogeneamente in tutto il pezzo. In alcuni casi è necessario bilanciare il tempo di

permanenza in modo da non avere poi strutture troppo grossolane in superficie.

Classificazione trattamenti termici industriali

Austenitizzazione

La fase iniziale di un trattamento termico che preveda una trasformazione di fase è

denominato AUSTENITIZZAZIONE. Tale processo consiste in un riscaldamento effettuato

in modo da ottenere una struttura che sia austenitica in modo completo o parziale, in

funzione della composizione chimica dell’acciaio.

Trattamenti con superamento dei punti critici

Durante la permanenza alla temperatura di austenitizzazione (Ta, temperatura alla quale

l’austenitizzazione avviene in un 1 ora), le strutture si trasformano in austenite

 austenitizzazione

Ricottura completa: trattamento termico in cui il materiale viene portato e mantenuto

1) ad alta temperatura per un determinato periodo di tempo e in seguito raffreddato

lentamente.

Utilità ricottura:

Eliminare le tensioni

- Ridurre la durezza

- Aumentare la tenacità e la duttilità

- Ottenere una determinata microstruttura

-

Avviene in 3 fasi:

Riscaldamento alla temperatura desiderata

a) Mantenimento a questa temperatura

b) Raffreddamento lento in FORNO fino a temperatura ambiente

c)

Strutture ottenute:

PERLITE e FERRITE grossolane

N.B: Se la velocità di variazione è elevata si possono indurre tensioni interne che

- possono portare a deformazioni e a rottura

All’aumentare della temperatura, la velocità del processo aumenta.

-

Ricottura isoterma: la ricottura completa ha costi

2) elevati; per questo solitamente viene sostituita dalla

ricottura isoterma, trattamento termico che consiste in:

Porre il pezzo in un primo forno, raggiungere

a) Ta e mantenerla

Spostare velocemente il pezzo in un altro

b) forno a temperatura inferiore e lasciarlo li per

il tempo necessario Normalizzazione:

3) trattamento termico con superamento dei punti

critici che prevede raffreddamento in ARIA 

strutture ferritico-perlitiche più fini.

Grazie alla ricristallizzazione e alla

omogeneizzazione della composizione chimica

migliorano le caratteristiche tensili e la duttilità

(grani più fini e più omogenei).

Rigenerazione: consiste in una combinazione di trattamenti:

4) normalizzazione (trattamento termico preliminare) + ricottura di lavorabilità

La ricottura di lavorabilità elimina eventuali tensioni presenti nel materiale

R

diminuendo e aumentando A%.

P02

Tempra: t.t con superamento dei punti critici in

5) cui il raffreddamento è tanto rapido da dar luogo

ad una struttura martensitica.

Si dice che una tempra è efficace quando si

forma almeno il 50% di martensite a cuore del

pezzo.

Rotture da tempra

Se il raffreddamento è troppo brusco e veloce, si possono avere rotture da tempra,

derivate dalla formazione di cricche ed evitabili con un raffreddamento meno drastico

possibile.

Queste cricche si formano in quanto, durante il passaggio da austenite a martensite (che

comporta un aumento di volume), il cuore si raffredda più lentamente della parte

superficiale e si viene ad avere:

Trazione superficiale

- Compressione internamente

-

Se le tensioni superano Rm si possono avere fratture.

Temprabilità di un acciaio: attitudine di un acciaio ad assumere struttura martensitica.

Un acciaio è tanto più temprabile quanto più le sue curve CCT sono spostate verso destra.

Se un acciaio è poco temprabile è duro in superficie (martensite), tenero a

- brevi distanze (si avrà perlite grossolana)

Se un acciaio è molto temprabile si forma martensite anche a maggiori

- distanze dalla superficie.

Prova di temprabilità (o prova Jominy) È una prova che permette di

determinare la temprabilità di un

acciaio.

Fasi della prova:

Prendere un provino

a) cilindrico delle dimensioni

stabilite

Porlo in forno e

b) austenitizzarlo

Una vota estratto dal forno,

c) il provino viene temprato

all’estremità inferiore da un

getto d’acqua

 velocità di raffreddamento è massima all’estremità temprata e diminuisce con la distanza

da questo punto lungo il provino.

Una volta raffreddato a temperatura ambiente, sul provino vengono ricavate a temperatura

ambiente due strisce piane superficiali sulle quali misurata la durezza Rockwell.

Curve di temprabilità: diagrammi in cui è riportata la durezza in funzione della distanza

dall’estremità temprata grazie ai valori ottenuti

dalla prova Jominy.

L’estremità temprata è la parte del provino

raffreddata più rapidamente e presenta quindi

la massima durezza; per la maggior parte

degli acciai, in questa posizione si ha il 100%

di martensite.

La velocità di raffreddamento diminuisce

con la distanza dall’estremità temprata e

diminuisce anche la durezza.

Talvolta conviene utilizzare curve durezza

– velocità di raffreddamento. La

correlazione tra posizione e velocità di