TRATTAMENTO TERMICO
Il secondo campo di specializzazione dell’azienda F.lli Macrì riguarda il trattamento termico dei metalli o delle leghe metalliche, svolto dal personale operante con l’intento di assicurare al materiale una distribuzione della durevolezza estremamente omogenea.
Il trattamento termico
Il trattamento termico è un ciclo termico di riscaldamento del metallo, effettuato in condizioni e temperature cui devono seguire cicli di raffreddamento più o meno lenti.
Il processo di raffreddamento del metallo ha lo scopo di far assumere al materiale, o ad una lega metallica (solitamente acciaio), quelle strutture cristalline che gli conferiscono specifiche caratteristiche meccaniche e/o tecnologiche.
In mineralogia, un cristallo è una struttura solida composta di atomi, molecole o ioni, aventi una disposizione geometrica regolare che si ripete nelle tre dimensioni spaziali (reticolo cristallino o di Bravais).
Per comprendere l’effetto di un trattamento termico, è indispensabile conoscere il diagramma di stato di una struttura metallica, ovvero quelle strutture di equilibrio di una lega ad una determinata temperatura.
In questo caso, svolge un ruolo basilare la velocità di raffreddamento o di riscaldamento della trasformazione.
Questa velocità, infatti, influisce sulla natura stessa della struttura ottenuta, con la possibilità che si ottenga un costituente metastabile, come la martensite, assente nel diagramma di stato.
Esistono numerose tipologie di trattamenti termici cui può essere sottoposto un metallo.
Questi sono i principali:
F.lli Macrì è in grado di intervenire con un trattamento termico su materiali di qualsiasi forma e geometria, ottenendo un risultato sempre soddisfacente.
L’azienda F.lli Macrì assicura ai propri clienti un servizio unico, pensato, progettato e sviluppato da professionisti del settore, con un’esperienza pluriennale ed una profonda conoscenza dei materiali e dei macchinari utilizzati. |
La tempra
Il trattamento di tempra, generalmente, consiste in un brusco raffreddamento del materiale, dopo che questo è stato portato a temperatura di austenitizzazione, una trasformazione della struttura cristallina che consente la trasformazione dell’acciaio in una struttura austenitica.
L’austenite, infatti, è una soluzione solida primaria interstiziale di carbonio nel ferro. L’austenite, generalmente stabile tra i 700° ed i 1500°, presenta caratteristiche anti-magnetiche e può contenere al massimo il 2% di carbonio. A seconda delle modalità con cui viene raffreddata, l’austenite può trasformarsi in martensite, giocando un ruolo fondamentale nella tempra dell’acciaio.
È molto importante, a questo proposito, sottolineare che la temperatura di tempra, cioè quella a cui deve essere portato l’acciaio durante il riscaldamento, deve essere superiore all’Ac3 di massimo 50°. Ac3, infatti, è la temperatura alla quale la trasformazione in austenite è completa e varia a seconda del tenore di carbonio dell’acciaio.
La tempra a induzione
Un corpo conduttore di elettricità, posto in un campo magnetico alternato, si riscalda per il cosiddetto effetto Joule (potenza elettrica trasformata in energia termica), grazie alle correnti indotte.
Questo fenomeno, infatti, consente di elevare di molto la temperatura fino ad austenitizzare un oggetto in acciaio.
La tempra a induzione offre notevoli vantaggi rispetto alle altre modalità di trattamento termico dell’acciaio e degli altri componenti metallici.
In particolare, è adatta a metalli con un tenore di carbonio superiore allo 0,3%, come indicato anche nella norma di settore DIN EN 100083.
La tempra a induzione, per funzionare, richiede ai dispositivi e all’induttore impiegati delle elevate tecniche di prestazione, garantendo risultati efficienti solo con una perfetta combinazione tra la sorgente di energia e l’induttore, progettato in maniera ottimale.
Nella tempra a induzione, il calore è generato direttamente nel pezzo metallico.
Il principale beneficio derivante da questo procedimento consiste nella rapidità con cui il materiale raggiunge la temperatura necessaria alla produzione di componenti temprati.
Nei trattamenti termici convenzionali, invece, a fiamma, in forno o per convezione, il calore viene apportato al metallo riscaldandone lo strato superficiale.
Si tratta, in questo caso, di processi dalla durata molto più lunga e che richiedono una quantità di energia decisamente superiore.
Il riscaldamento a induzione, infine, può essere controllato con estrema precisione, agendo su potenza, frequenza e geometria dell’induttore e riducendo al massimo le deformazioni del pezzo.
Funzionamento della tempra a induzione Dopo aver generato e direzionato un campo magnetico alternato, le correnti indotte arrivano al metallo e lo riscaldano fino a portarlo alla temperatura desiderata. Subito dopo il riscaldamento, il componente metallico viene sottoposto ad una doccia di tempra con acqua, olio o emulsione: raffreddandosi, il metallo subisce una trasformazione che genera una superficie temprata con tenacità superiore rispetto a quella del metallo base. La tenacità di un materiale è la capacità di questo di assorbire energia e di deformarsi plasticamente prima di rompersi. È anche definita come l’area sottostante la curva sforzo di una prova di trazione: in questo caso, il significato fisico è di densità energetica immagazzinata nel materiale. Più generalmente, la tenacità può indicare la resistenza alla frattura di un materiale, in presenza di crepe. A seguito della doccia, l’acciaio è sottoposto ad un trattamento chimico a bassa temperatura, detto rinvenimento, che ha lo scopo di raggiungere il rapporto durezza/tenacità desiderato. La massima durezza dell’acciaio conferisce una tenacità bassa al metallo, mentre il trattamento ne riduce la durezza, aumentandone la tenacità. |
La bonifica
La bonifica è un insieme di trattamenti termici effettuati su particolari tipi di acciai e consiste in una tempra seguita da un rinvenimento.
Il rinvenimento, o invecchiamento, è un processo eseguito su un metallo al fine di ridurne gli effetti della tempra, nel caso questa gli abbia causato un’eccessiva fragilità.
Nel corso della tempra, gli acciai si trasformano in martensite (estremamente dura ma dalla bassa resistenza). Considerate le conseguenze di questi fenomeni, l’acciaio è sottoposto ad un trattamento di rinvenimento che trasforma parte della martensite in martensite rinvenuta.
La bonifica, dunque, è una sequenza di trattamenti utili nel caso in cui il rinvenimento avvenga ad una temperatura superiore a 550°: portando a questa temperatura la martensite, questa si trasforma in un’altra struttura dalla buona resistenza e dalla maggiore tenacità.
