Newsgroup: it.hobby.fai-da-te
Titolo: Domanda per Fabbrogiovanni.

Scusandomi per la mia ignoranza metallurgica chiedo: è possibile 
sottoporre a tempra e a cementazione l'acciaio al piombo?
Operazione che sarebbe da effettuare su piccoli particolari cilindrici 
diametro da 8 a 12 mm e lunghezza da 30 a 45 mm circa.
Grazie in anticipo per la risposta.
-- 
Kellerman

 diametro da 8 a 12 mm e lunghezza da 30 a 45 mm circa.
Questa è una domanda di alta metallurgia e non so rispondere.
Le mie esperienze su tempra e indurimenti sono limitate agli scalpelli da 
muratore fabbricati con spezzoni di tondino da armatura.
-- 
Fabbrogiovanni 

 sottoporre a tempra e a cementazione l'acciaio al piombo?
Dovresti specificare di quale tipo di acciaio al piombo si tratti.
Non sono tutti uguali.
Ad esempio, il 35SMnPb10 accetta tempra e cementazione,
mentre l' 11SMnPb37 si può temprare ma non si cementa.
Cordialità.
                 Paul

 mentre l' 11SMnPb37 si può temprare ma non si cementa.
la domanda era solo per Fabbrogiovanni, come mai hai risposto tu? :P

 ha scritto nel messaggio 
news:65pp3dF...@mid.individual.net...

Ha risposto dopo che
-- 
Fabbrogiovanni ho ammesso la mia "ignoranza" :-))

 la domanda era solo per Fabbrogiovanni, come mai hai risposto tu? :P
O razza di imbecille perche' non mandi una email direttamente al ferraio
e eviti di rompere i coglioni qui?
Roby (il fratello cattivo di olindo)
-- 
*** Ti piace Piccante? 
www.PeperonciniPerHobby.it
 Facci un Giro! ***

 sottoporre a tempra e a cementazione l'acciaio al piombo?
Non solo e' possibile ma altamente consigliato, io personalmente non
ometto di sottoporre a tempra e cementazione ogni oggetto in acciaio al
piombo che posseggo. I risultati si vedono da se, leggi qui:
 Trattamenti Termici  Generalità: Indurimento per Precipitazione  Il
trattamento termico si riferisce a tutte quelle operazioni di
raffreddamento e di riscaldamento che sono eseguite con l’intento di
cambiare proprietà meccaniche, struttura metallurgica o lo stato di
stress residuo di un prodotto metallico. Comunque, quando il termine è
applicato alle leghe in Alluminio, il suo uso è spesso ristretto alle
specifiche operazioni impiegate per incrementare la durezza e la
resistenza delle leghe suscettibili di indurimento per
precipitazione.Queste sono generalmente indicate come le “heat treatable
alloys” per distinguerle da quelle leghe nelle quali alcun rilevante
indurimento può essere ottenuto scaldando o raffreddando. Per queste
ultime, generalmente dette “non heat treatable alloys”, l’indurimento è
ottenuto per lavorazione a freddo.Un essenziale attributo affinché una
lega indurisca per precipitazione è che il suo diagramma di fase
presenti la curva di solubilità che aumenta con la temperatura.Sebbene
molti dei sistemi binari a base di alluminio presentino questo
attributo, molti mostrano un indurimento per precipitazione poco
rilevante, queste leghe non sono quindi considerate “heat treatable”.I
maggiori gruppi di leghe che presentano un considerevole indurimento
includono: Ø   Alluminio – RameØ   Alluminio – Rame – MagnesioØ
Alluminio – Magnesio – SilicioØ   Alluminio – Zinco – MagnesioØ
Alluminio – Zinco – Magnesio – Rame Il trattamento termico tipico
consiste in due stadi noti come solubilizzazione ed invecchiamento.
Solubilizzazione Nel primo ciclo un’opportuna lega è scaldata ad una
temperatura al di sopra della curva di solubilità allo scopo di ottenere
una soluzione omogenea, poiché la seconda fase, presente generalmente in
minor quantità, dissolve nella più abbondante fase. La lega viene quindi
lasciata a questa temperatura sino a quando si ottiene una soluzione
solida omogenea, quindi viene temprata ad una temperatura più bassa per
creare una condizione di supersaturazione. Solubilizzazione di leghe
Al-CuA titolo d’esempio, possiamo analizzare il caso della lega
Alluminio e Rame, pur trattandosi di un sistema binario, i principi di
funzionamento sono applicabili alle altre “heat-treatable alloy”.Figura
1: Diagramma di stato del sistema Al-Cu, nell’intorno dell’Al puro. Due
leghe contenenti 4,5% e il 6,3% di Rame sono rappresentate dalle due
linee verticali tratteggiate (a) e (b).Il diagramma mostra che non
considerando la struttura iniziale, mantenere la lega al 4,5% a 515 fino
a 550°C fino a quando si raggiunge l’equilibrio porta il rame ad entrare
completamente nella soluzione solida; poiché la concentrazione
all’equilibrio sarebbe più grande di quella effettivamente contenuta
dalla lega si ha che il composto intermetallico si dissolve
completamente.Cosi la lega che inizialmente conteneva due fasi (Al e
CuAl2) è ora convertita ad un’unica fase (Al).Inoltre la soluzione
solida ottenuta mantenendo per un tempo sufficientemente lungo ad una
temperatura elevata non è una soluzione satura poiché la sua
concentrazione è minore di quella all’equilibrio.Se quindi la
temperatura è ridotta al di sotto di 515°C, la soluzione solida diviene
supersatura, perciò la quantità di soluto superiore a quella
d’equilibrio alle temperature più basse tende a precipitare.La forza che
spinge la formazione di precipitato aumenta con il grado di
supersaturazione, e di conseguenza con il decrescere della temperatura;
la velocità con la quale i precipitati si formano dipende inoltre dalla
mobilità degli atomi, che diminuisce al calare della temperatura.La lega
contenente il 6,3% in Rame – quantitativo maggiore del massimo
solubilizzabile alla temperatura eutettica – se riscaldata ad una
temperatura di poco al di sotto di quella eutettica consiste in una
soluzione solida più una quantità addizionale di composto intermetallico
non dissolto. La soluzione solida ha una concentrazione in Rame maggiore
di quella della lega al 4,5% a 515°C.Il maggior contenuto in Rame
aumenta la “driving force” della precipitazione a temperature più basse
e aumenta l’entità di possibili cambiamenti di proprietà.Il composto
intermetallico non disciolto alle alte temperature, pur rimanendo
essenzialmente inalterato sottoposto e al riscaldamento e al
raffreddamento, aumenta percettibilmente il livello di resistenza
globale. Overheating Si deve prestare attenzione per evitare di superare
la temperatura iniziale eutettica. Se come risultato di un
surriscaldamento avviene un’apprezzabile fusione del costituente
eutettico, proprietà come resistenza a trazione, duttilità e resistenza
a frattura possono degradare. I materiali che esibiscono prove
microstrutturali di surriscaldamento sono generalmente categorizzati
come non accettabili.La temperatura deve quindi essere ristretta per
evitare fusione anche parziale, e il più basso limite dovrebbe, quando è
possibile, essere sopra alla temperatura alla quale avviene una completa
solubilizzazione (solvus). Tempra La tempra consiste nel raffreddamento
molto rapido del metallo scaldato immergendolo in un liquido
refrigerante come può essere l’acqua. Quest’operazione impedisce
un’apprezzabile diffusione degli elementi, così si può assumere che la
soluzione solida viene portata a temperatura ambiente essenzialmente
senza variazioni. Così la lega che era leggermente insatura alle
temperature più alte, diviene a temperatura ambiente estremamente
insatura.La lega quindi è in una condizione molto instabile e,
compatibilmente con le  condizioni ambientali, evolverà spontaneamente
verso una condizione  di maggior equilibrio. Invecchiamento Un metodo
usato per sviluppare le proprietà delle leghe è quello di condurre una
precipitazione controllata di particelle molto fini sia a temperatura
ambiente (natural aging) sia elevata (artificial aging). In genere, la
precipitazione non comincia immediatamente ma richiede un cosiddetto
“incubation time” per formare dei nuclei sufficientemente grandi e
stabili; dopo di che può avere inizio il processo di crescita.La
velocità alla quale avviene la precipitazione varia con la temperatura.
A temperature molto basse la velocità di reazione è controllata dalla
velocità alla quale gli atomi possono migrare. A temperature appena al
di sotto la “solvus line” la velocità di precipitazione è molto bassa,
poiché la velocità di nucleazione è bassa essendo la soluzione solo
leggermente sovrasatura quindi in questo caso la precipitazione è
controllata dalla velocità con cui i nuclei possono formarsi.A
temperature intermedie tra i due appena menzionati estremi, la velocità
di precipitazione aumenta sino a raggiungere un massimo e quindi il
tempo per completare la precipitazione è molto corto.Sperimentalmente è
possibile ottenere la tipica “hardening curve”, mostrando l’effetto del
tempo sulla durezza.La forma della curva di invecchiamento, dipende
primariamente da due variabili, la temperatura e la composizione della
lega. Figura 2: Durezza Rockwell B in funzione del tempo di
invecchiamento a diverse temperature. La curva T1 rappresenta un
invecchiamento ad una temperatura troppo bassa alla quale l’indurimento
avviene molto lentamente, poiché il moto diffusivo degli atomi è molto
sfavorito.Abbassando ulteriormente la temperatura viene definitivamente
bloccata la precipitazione e l’indurimento non avviene. Questo fatto è
sfruttato nel cosiddetto “trattamento criogenico” usato per prevenire
appunto l’invecchiamento naturale.T2 corrisponde invece ad una
temperatura ottimale alla quale l’indurimento avviene in un ragionevole
lasso di tempo.Alla temperatura T3 invece l’indurimento avviene
velocemente grazie alla rapida diffusione, ma l’elevata temperatura
promuove una crescita altrettanto veloce delle dimensioni dei
precipitati, impedendo il raggiungimento dei picchi massimi di durezza.A
basse concentrazioni di soluto il grado di supersaturazione è basso, in
queste condizioni la nucleazione della seconda fase è difficile; di
conseguenza l’indurimento avviene molto lentamente e il massimo di
durezza ottenibile è più basso a causa della scarsa quantità di
precipitati.Mantenere la lega per un periodo di tempo troppo lungo ad
una data temperatura fa perdere alla stessa la propria durezza, questo
effetto detto “overaging” si può attribuire al fatto che la crescita dei
precipitati continua fintanto che la lega è mantenuta ad una fissata
temperatura; questo comporta che le particelle più grandi continuano a
crescere a scapito delle più piccole che scompaiono. Quindi la grandezza
media delle particelle continua ad aumentare mentre il numero di
particelle diminuisce. Perciò la ricerca del massimo valore di durezza
va condotta determinando la dimensione ottimale delle particelle di
precipitato, o, in modo equivalente, il tempo e la temperatura di
invecchiamento. Precipitazione Il più importante effetto dato dalla
precipitazione di una seconda fase è un sostanziale indurimento del
materiale. Si può dire che un aumento di durezza è sinonimo di una
aumentata difficoltà nel muoversi delle dislocazioni, può essere infatti
dimostrato che è necessario un maggior sforzo applicato per muovere le
dislocazioni attraverso un reticolo che contiene delle particelle di
precipitato.Nella gran parte dei sistemi suscettibili di indurimento da
precipitazione, si riscontra una complessa sequenza di cambiamenti
dipendenti dal tempo e dalla temperatura.A temperature relativamente
basse e durante il periodo iniziale dell’invecchiamento a temperature
medio-alte, il principale cambiamento consiste in una ridistribuzione
degli atomi di soluto all’interno della matrice della soluzione solida
che porta alla formazione di cluster o zone di Guiner-Preston, zone
considerevolmente arricchite di soluto. Questa segregazione di atomi di
soluto produce una distorsione dei piani della matrice sia all’interno
delle predette zone, sia in svariati piani atomici all’interno della
matrice. Con l’aumento di numero o di densità delle zone, il grado di
disturbo della regolarità e della periodicità del reticolo
aumenta.L’effetto di indurimento dato dalle zone risulta da
un’interferenza addizionale con il moto delle dislocazioni quando queste
tagliano le zone GP. Il progressivo aumento di resistenza con
l’invecchiamento è attribuito, in alcuni sistemi, all’aumento delle
dimensioni delle zone GP, e, in altri, al loro aumento di numero.In
molti sistemi, aumentando la temperatura d’invecchiamento o il tempo, le
zone sono convertite o sono rimpiazzate da particelle aventi una
struttura cristallina distinta da quella della soluzione solida e
diversa anche da quella della fase all’equilibrio, per questo sono dette
precipitati di transizione.In molte leghe, i precipitati hanno una
specifica relazione di orientazione cristallografica con la soluzione
solida, tale che le due fasi rimangono coerenti adattandosi alla
matrice.L’effetto di indurimento dato da queste strutture è dovuto alla
produzione di un impedimento al movimento delle dislocazioni dovuto alla
presenza di deformazioni del reticolo e di particelle di precipitato.Un
ulteriore avanzamento della reazione di precipitazione produce una
crescita delle particelle della fase di transizione, accompagnata da un
aumento di deformazione coerente sino a quando la forza del legame
interfacciale è superata e scompare la coerenza. Frequentemente questo
coincide con un cambiamento della struttura del precipitato dalla forma
di transizione a quella di equilibrio. Con la perdita della deformazione
coerente, l’indurimento è dovuto allo sforzo richiesto alla dislocazione
per aggirare il precipitato. La forza richiesta progressivamente
diminuisce con la crescita in dimensioni delle particelle della fase di
equilibrio e l’aumento della spaziatura interparticellare. Sviluppo dei
precipitati nel sistema  Al-Zn-Mg L’invecchiamento di una lega Alluminio
– Zinco – Magnesio ad una temperatura relativamente bassa, è
accompagnata dalla produzione di zone GP ricche di Zinco e Magnesio
aventi approssimativamente una forma sferica. Con l’aumentare del tempo
di invecchiamento, le zone di Guiner-Preston aumentano in dimensione, e
la resistenza della lega aumenta.Estendendo l’invecchiamento a
temperature superiori a quella ambiente, trasforma le zone GP nei
precipitati di transizione conosciuti come  h’, precursori della fase di
equilibrio MgZn2, detta fase h.I piani basali della struttura esagonale
dei precipitati  h’, sono parzialmente coerenti con i piani {111} della
matrice, tuttavia l’interfaccia tra la matrice e la direzione c dei
precipitati è incoerente.Molti ricercatori hanno osservato che la fase
di transizione h’ forma un considerevole numero di composizioni che sono
sia nel campo Al + [T]  sia nel campo Al + [h] in condizioni di
equilibrio.A temperature più alte o tempi più lunghi, h’ si converte in
MgZn2 o, nel caso in cui T sia la fase di equilibrio, viene rimpiazzata
da T (Mg3Zn3Al2).La sequenza di precipitazione dipende dalla
composizione, ma per un materiale sottoposto a una tempra veloce e
invecchiato ad un’alta temperatura può essere schematicamente
rappresentata da:In questo schema, le zone GP nucleano omogeneamente, e
vari precipitati si sviluppano in sequenza nella matrice.Comunque la
presenza di bordi grano ad alto angolo, “subgrain boundaries” , e
dislocazioni reticolari altera l’energia libera cosicché può avvenire
una significativa nucleazione eterogenea sia durante la tempra, sia
invecchiando a temperature al di sopra della temperatura conosciuta come
“GP zone solvus temperature”. Sopra questa temperatura, i precipitati
della fase di transizione incoerente nucleano e crescono direttamente
sulle dislocazioni e sui “subgrain boundaries”, e i precipitati di
equilibrio incoerenti nucleano e crescono su bordigrano ad alto
angolo.Questi precipitati che nucleano eterogeaneamente, non
contribuiscono alla resistenza, e quindi la loro presenza diminuisce la
resistenza ottenibile in quanto sottraggono quantità di soluto
disponibili per la nucleazione omogenea.Al diminuire della velocità di
tempra si ha anche un’altra conseguenza. Una tempra lenta permette alle
vacanze di migrare verso la superficie libera e annichilarsi. Diminuendo
il numero di vacanze decresce anche la temperatura alla quale le zone di
Guiner-Preston nucleano omogeneamente. Quindi, una particolare
temperatura di invecchiamento potrebbe permettere nei materiali temprati
velocemente solo una nucleazione omogenea, ma anche, in metalli temprati
più lentamente, rendere predominante la nucleazione eterogenea.In questa
ultima condizione, la distribuzione dei precipitati è estremamente
grezza, sicché la resistenza sviluppata è particolarmente bassa. In
questo caso, la perdita in resistenza, può essere parzialmente
minimizzata, diminuendo la temperatura di invecchiamento per
massimizzare la nucleazione omogenea.Quando una lega Al-Zn-Mg
invecchiata, viene esposta a temperature più alte di quelle
sopraesposte, alcune GP zone dissolvono mentre altre crescono, secondo
il loro volume. Quando le zone sono abbastanza grandi, la maggior parte
di esse si trasforma in precipitati di transizione anche sopra la “GP
zone solvus temperature”. Questo fenomeno è la base per i trattamenti di
invecchiamento a due stadi. Attività di Laboratorio  Conduzione del
Trattamento  Lo scopo di quest’esercitazione quella di effettuare un
trattamento termico di solubilizzazione e invecchiamento su di una lega
di Alluminio. Il materiale da trattare è la lega commerciale 7020
contenente circa il 4,3% di Zinco e l’1,2% di Magnesio, addizionata di
una piccola quantità di Scandio (circa lo 0,4%). Questa lega possiede un
punto di liquidus di 635°C e una di solidus di 477°C.Il materiale da
testare è pervenuto sotto forma di tubo (diametro 36mm, spessore 2mm),
che è stato tagliato in 12 sezioni della lunghezza di circa 3cm.
Ciascuna sezione è stata numerata per rendere possibile
l’identificazione dei vari provini durante il decorso dei trattamenti.
La fase iniziale del trattamento termico prevede una ricottura di
solubilizzazione a 460°C; per un errore di taratura del forno utilizzato
nel trattamento in realtà la temperatura della camera si è attestata a
550°C, producendo degli effetti indesiderati. Infatti, sulla superficie
dei provini, soprattutto quella esterna, si sono evidenziate delle
bolle. Figura 1. Campione dopo Tempra Le dimensioni di questi difetti
sono omogenee, con spessore di qualche decimo di millimetro e lunghezza
di 2mm al massimo. La maggior parte dei blisters si è aperto verso
l’esterno, rendendo localmente cedevole lo strato di metallo più
esterna. Figura 2. Sezione trasversale di un provino in prossimità della
superficie esterna. Ingrandimento 200X. Da un’analisi successiva si è
notato che questi difetti si concentrano nella zona superficiale
compresa tra la zona più esterna, a microstruttura compatta, e quella
leggermente più interna, con microstruttura molto regolare. Questa
differenza nella differenza di microstruttura è dovuta alla lavorazione
per deformazione plastica – estrusione/trafilatura – che il manufatto ha
subito, producendo un’orientazione preferenziale dei grani cristallini
in senso longitudinale. Figura 3. Sezione Longitudinale. Ingrandimento
200X. Il trattamento di solubilizzazione ha avuto una durata di 3h, al
termine delle quali i provini sono stati estratti dal forno e
immediatamente temprati in acqua a temperatura ambiente.In seguito tutti
i provini sono stati posti in un Dewar con Azoto liquido per realizzare
un trattamento criogenico. I meccanismi e i vantaggi di tali trattamenti
a bassa temperatura non sono ancora ben compresi; la permanenza a
temperature prossime allo zero assoluto ha come effetto principale la
generazione di una microstruttura molto fine, densa e compatta, con
indiscutibili vantaggi sulla resistenza all’usura e all’abrasione. La
durezza dei provini dopo tale trattamento è rimasta simile a quella
mostrata nei momenti successivi alla tempra; ciò potrebbe significare
che il trattamento non ha avuto successo, anche se, per verificare i
cambiamenti microstrutturali previsti, sarebbe stata migliore
un’indagine tramite SEM o TEM. Sicuramente, alla temperatura di 88K,
nessun processo di invecchiamento naturale ha avuto
inizio.All’esaurimento dell’Azoto liquido, i provini sono stati posti in
forno per il trattamento di invecchiamento artificiale, costituito da 2
fasi. Una prima alla temperatura di 90°C per 15ore, e una successiva
alla temperatura di 160°C per un tempo variabile. La seconda fase ha
avuto una durata di circa due settimane, nelle quali i provini sono
stati estratti dal forno a determinati intervalli temporali; dopo ogni
estrazione è stata misurata la durezza Brinell dei provini e quindi
rimessi subito in forno per la continuazione del trattamento termico.
Prove di Durezza Brinell Nel primo giorno di invecchiamento la misura
della durezza è stata effettuata ad intervalli di mezz’ora (per un
totale di 15 prove); nei giorni successivi, per assecondare l’andamento
teorico della curva, le prove di durezza sono state effettuate ad
intervalli temporali crescenti. I risultati ottenuti nelle prove sono
riportati nella seguente tabella. 	N° Prova	Tempo (Ore)	Durezza
(HB)Giorno 1	1	0,58	97 	2	1,08	87 	3	1,58	104 	4	2,08	113 	5	2,58
131 	6	3,08	* 159 * 	7	3,58	* 159 * 	8	4,08	155 	9	4,58	151 	10
5,08	150 	11	5,58	146 	12	6,58	146 	13	8,58	103 	14	9,08	131 	15	10,08
131Giorno 2	16	25,08	128 	17	31,33	128Giorno 3	18	48,58	128 	19	55,08
125Giorno 4	20	74,08	124Giorno 5	21	96,08	118Giorno 6	22	121,58
115Giorno 12	23	289,58	104 Dall’analisi dei risultati si nota che la
durezza massima viene raggiunta con un invecchiamento della durata di
3,5 – 4 ore, e si attesta sul valore di 159HB; per confronto, la durezza
del materiale dopo tempra è di 105HB.  Si può affermare quindi che
questo trattamento termico ha conferito alla lega un indurimento pari al
150% del valore di durezza che la lega mostra dopo la tempra.Come si può
notare dal grafico (con scala temporale logaritmica), i valori della
durezza aumentano rapidamente nelle prime ore di trattamento, fino al
raggiungimento del valore massimo. In seguito, per l’intervento dei
fenomeni di overaging, la durezza diminuisce molto lentamente fino a
raggiungere, dopo circa 10 giorni, valori comparabili a quelli del
materiale prima del trattamento termico. La durezza si mantiene su
valori superiori al 130% del valore iniziale per un tempo abbastanza
lungo, di circa 9-10ore.Si possono notare anche due punti anomali: uno
all’inizio del trattamento e uno dopo circa 8,5ore; i rispettivi valori
di durezza si discostano molto dall’andamento generale, presentando
valori inferiori rispetto ai punti immediatamente adiacenti. Si è però
riscontrato che questi valori appartengono allo stesso provino; perciò,
vista la scarsa affidabilità di tale provino, è stato escluso dalla
prove successive. Probabilmente la morfologia superficiale di tale
provino, che presentava gli effetti più marcati della comparsa di
blisters, ha influito notevolmente sull’affidabilità della prova di
durezza.Test di Durezza I valori di durezza relativi ai campioni
analizzati in questa esperienza sono stati ottenuti attraverso un
durometro, riferendoci in particolare alla scala di durezza Brinell. Il
test di durezza Brinell consiste nell’indentazione della superficie
metallica con una sfera d’acciaio in corrispondenza di un determinato
carico. Il carico viene applicato per un periodo standard, solitamente
30 secondi, e il diametro dell’indentazione viene misurato attraverso un
microscopio a basso ingrandimento dopo aver rimosso il carico. La
misurazione viene effettuata direttamente sullo schermo del microscopio
andando a valutare il diametro medio dell’impronta ottenuta.Per ogni
carico, diametro indentatore e diametro impronta, si ha un
corrispondente valore di durezza. Il numero che definisce la durezza
Brinell (HB) viene espresso come il carico P diviso l’area superficiale
di indentazione:   P = carico applicato,D = diametro della sfera,=
diametro dell’indentazione,t = profondità dell’impronta. Si può notare
che l’unità di misura dell’HB risulta essere Kg/mm2 ( 1Kgf mm-2 = 9.8
MPa).E’ possibile scrivere un’espressione alternativa per il numero di
Brinell:Questa equazione evidenzia come, volendo mantenere costanti i
valori di HB e f, sia necessario che il carico applicato e il diametro
della sfera indentatrice varino come: Nel caso specifico dei nostri
provini sono state utilizzate durante le prove di durezza due diverse
configurazioni riguardo le dimensioni delle sfere indentatrici: per le
prime 3 prove abbiamo adottato un indentatore da 5 mm mentre per le
successive un indentatore 2.5 mm mantenendo invece il carico applicato
sempre uguale a 62.5 Kg.E’ importante inoltre specificare che a causa
della presenza di bolle sulla superficie dei nostri campioni, per una
migliore valutazione delle dimensioni dell’impronta sullo schermo del
durometro, si è sempre proceduto prima di ogni test ad una pulitura
manuale delle superfici stesse utilizzando carta abrasiva a grana
fine.Si deve infine sottolineare che la proprietà di durezza del
materiale valutata attraverso il test Brinell non è una proprietà
intrinseca del materiale, in quanto la determinazione del valore di tale
grandezza è subordinato al rispetto di una serie di procedure
specificate dalle normative riguardo la precisione, affidabilità e
riproducibilità della prova stessa.   Metallografia  Molte proprietà dei
materiali metallici, come lo sforzo di snervamento, il modulo elastico,
la conduttività termica, la resistenza alla corrosione, la resistenza
elettrica, il coefficiente di diffusione sono più o meno collegate
direttamente alla microstruttura. L’esame della microstruttura,
metallografia, risulta essere quindi un importante metodo di analisi
durante la produzione ed uno strumento fondamentale per la valutazione
del materiale stesso e, ad esempio, dei suoi difetti. Visto che la
maggior parte delle analisi, come nel nostro caso, sono effettuate al
microscopio ottico è ovvio che lo stadio della preparazione dei provini
diviene fondamentale. La preparazione metallografica dei campioni
richiede quindi una sequenza specifica di operazioni che nel nostro caso
ha compreso: Ø   Scelta delle sezioni da analizzare e taglio dei
campioniØ   Inglobamento delle sezioni (embedding) in uno specifico
supportoØ   Processo di levigatura, lappatura e lucidaturaØ   Processo
di “cleaning”Ø   Processo di “etching” (attacco acido) Scelta delle
sezioni d’esame e taglio dei campioniLe due sezioni rappresentative del
nostro materiale (sezione longitudinale e trasversale) sono state
ottenute tagliando i campioni cilindrici mediante una normale sega
circolare meccanica. Nella figura seguente è possibile osservare le due
diverse sezioni scelte A e B che verranno analizzate alla fine della
preparazione metallografica al microscopio ottico:   Processo di
Inglobamento (Embedding)Una volta ottenute le superfici da analizzare è
necessario creare un supporto che renda più semplice ed efficace
l’operazione di lucidatura ed il seguente attacco acido. La tecnica
utilizzata nel nostro caso va sotto il nome di “hot mounting”: le due
sezioni scelte vengono posizionate in modo funzionale all’interno di un
stampo apposito di forma cilindrica appartenente ad una macchina,
circondate da granuli di materiale polimerico termoindurente. Mediante
un processo di riscaldamento e pressatura all’interno della stessa
macchina, il materiale polimerico indurisce, aderendo in modo ottimale
alle sezioni metalliche fino ad ottenere, dopo un successivo
raffreddamento, un campione simile a quello rappresentato in figura
nella quale vengono evidenziate le sezioni del materiale metallico: Il
materiale polimerico oltre a fornire un supporto fisico garantisce anche
altre proprietà essenziali per l’analisi metallografica: Ø     Inerzia
nei confronti delle sezioni metalliche, dello stampo e degli acidiØ
Moderata viscosità durante il processo di inglobamento che ostacola la
generazione di bolle d’aria durante il successivo raffreddamentoØ
Bassa contrazione lineare e buona adesione alle sezioni metallicheØ
Resistenza chimica nei confronti dei reagenti utilizzati nella
preparazione dei provini e comportamento alla levigatura e lucidatura
simile a quella dei metalli inglobati  Processi di Levigatura, Lappatura
e LucidaturaPer un esame microscopico efficiente è necessario che il
campione venga livellato e lucidato in modo che la superficie da
analizzare risulti altamente riflettente, priva di graffi e
deformazioni. I nostri campioni sono stati quindi sottoposti ad una
serie di trattamenti di lucidatura manuale mediante l’utilizzo di dischi
rotanti sui quali sono state fissate carte abrasive bagnate sia da acqua
e da lubrificanti sia da sospensioni a base di quarzo. La successione
precisa delle carte abrasive in SiC utilizzate viene riportata di
seguito: Sigla	CondizioniSiC 800	150/300 r.p.m. con acqua correnteSiC
1200	150/300 r.p.m. con acqua correnteSiC 2400	150/300 r.p.m. con acqua
correnteSiC 4800	150/300 r.p.m. con cqua correntePanno 6mm	150 r.p.m.
con sospensione diamantata da 6mm e lubrificantePanno 3mm	150 r.p.m. con
sospensione diamantata da 3mm e lubrificante Processo di “Cleaning”Prima
di effettuare l’attacco acido risulta fondamentale l’eliminazione dei
composti, presenti nelle sospensioni di quarzo o provenienti dalle carte
abrasive, che si sono depositate e infiltrate nelle porosità del
campione ed in particolare nelle zone di interfaccia tra il materiale di
supporto polimerico e le sezioni metalliche. Relativamente ai nostri
provini si è proceduto tramite una “pulitura” ad ultrasuoni. Processo di
Etching (Attacco Acido)Nella maggior parte dei casi un campione anche se
ben lappato e lucidato, sottoposto ad analisi microscopica, non rivela
la sua microstruttura. È necessario quindi per poter osservare
caratteristiche quali la forma e le dimensioni dei grani, inclusioni,
precipitati, orientazioni microstrutturali agire attraverso un processo
di “etching” sulla superficie del campione.I metodi di etching
adottabili in laboratorio possono essere classificati come : Ø
“optical etching”Ø     “chemical etching”Ø     “physical etching”Queste
tecniche si distinguono per la loro capacità di alterare la superficie
da analizzare e per il tipo di materiali che possono trattare. A questo
proposito, essendo le nostre superfici costituite da una lega di
alluminio-zinco-magnesio, abbiamo optato per un attacco acido (chemical
etching).Durante un attacco acido di un campione metallico hanno luogo
reazioni catodiche (riduzione) e reazioni anodiche (ossidazione): la
riduzione è un processo nel quale una specie chimica acquista elettroni
(reazione catodica) mentre l’ossidazione rappresenta il processo nel
quale si ha l’emissione di elettroni.Tutti i metalli a contatto con una
soluzione di “etching” hanno una tendenza a ionizzarsi attraverso il
rilascio di elettroni: lo sviluppo di questa reazione può essere
valutato attraverso la misura del potenziale elettrochimico e attraverso
il confronto del potenziale del metallo con un elettrodo di riferimento
(elettrodo di idrogeno). Partendo da queste considerazioni si può
costruire una tavola degli elementi posti in ordine decrescente di
affinità elettronica:Li+, Na+, K+, Ca2+, Ba2+, Be2+, Al3+, Mn2+, Zn2+,
Cr3+, Cd2+, Ti+, Co2+, Ni2+, Pb2+, Fe3+, H+, Sn4+, Bi3+, As3+, Cu2+,
Ag+, Hg+, Au3+, Pt3+.Tutti gli elementi che precedono l’idrogeno possono
essere attaccati dagli acidi con uno sviluppo di idrogeno, mentre quelli
posizionati successivamente non possono essere attaccati dagli acidi se
non in presenza di un agente ossidante. Perciò costituenti
microstrutturali di diverso potenziale elettrochimico sono attaccati
dall’acido a velocità diverse e questo comporta contrasti
microstrutturali.La tecnica che abbiamo adottato, “chemical etching”, è
la più vecchia e la più comune: la soluzione acida reagisce con la
superficie del campione attraverso una dissoluzione selettiva in base
naturalmente ai potenziali elettrochimici dei componenti costituenti la
superficie stessa.La dissoluzione porta di conseguenza ad una rimozione
di materiale specie nelle zone di bordograno andando così a mettere in
evidenza la morfologia dei grani cristallini ed anche una loro eventuale
orientazione. L’acido utilizzato nel nostro trattamento è il reagente
Keller che presenta la seguente composizione:47,2 acqua distillata1,25
acido idrocloridrico0,75 acido nitrico0,5 acido idrofluoridrico.
GENERALITÀ - Per conferire all'acciaio determinate caratteristiche in
vista della sua utilizzazione si ricorre ai trattamenti termici.
Si definisce trattamento termico l'operazione, o la successione di
operazioni nel caso di un trattamento complesso, durante la quale
l'acciaio viene sottoposto ad uno o più cicli termici, cioè a variazioni
entro limiti determinati della temperatura in funzione del tempo. Di
norma un ciclo termico comporta un riscaldo ad una data temperatura, un
mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un
raffreddamento fino a temperatura ambiente con modalità diverse in
relazione agli effetti desiderati. I vari cicli di trattamento vengono
scelti in base alle caratteristiche di durezza, tenacità, microstruttura
e lavorabilità desiderate. Il ciclo di trattamento deve essere fissato
non solamente in funzione del tipo di acciaio ma anche delle dimensioni
dei pezzi, delle caratteristiche del mezzo di riscaldo e di quello di
raffreddamento.
Prima di passare alla descrizione dei singoli trattamenti termici si
deve accennare ai punti critici dell'acciaio, la cui conoscenza è
fondamentale per una esatta esecuzione dei diversi cicli. Come punto di
trasformazione o punto critico si indica la temperatura alla quale si
produce, nel corso del riscaldo e del raffreddamento dell'acciaio, un
cambiamento di fase.
GENERALITÀ - Per conferire all'acciaio determinate caratteristiche in
vista della sua utilizzazione si ricorre ai trattamenti termici.
Si definisce trattamento termico l'operazione, o la successione di
operazioni nel caso di un trattamento complesso, durante la quale
l'acciaio viene sottoposto ad uno o più cicli termici, cioè a variazioni
entro limiti determinati della temperatura in funzione del tempo. Di
norma un ciclo termico comporta un riscaldo ad una data temperatura, un
mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un
raffreddamento fino a temperatura ambiente con modalità diverse in
relazione agli effetti desiderati. I vari cicli di trattamento vengono
scelti in base alle caratteristiche di durezza, tenacità, microstruttura
e lavorabilità desiderate. Il ciclo di trattamento deve essere fissato
non solamente in funzione del tipo di acciaio ma anche delle dimensioni
dei pezzi, delle caratteristiche del mezzo di riscaldo e di quello di
raffreddamento.
Prima di passare alla descrizione dei singoli trattamenti termici si
deve accennare ai punti critici dell'acciaio, la cui conoscenza è
fondamentale per una esatta esecuzione dei diversi cicli. Come punto di
trasformazione o punto critico si indica la temperatura alla quale si
produce, nel corso del riscaldo e del raffreddamento dell'acciaio, un
cambiamento di fase.
I punti critici principali sono:
AC1 = temperatura alla quale, durante il riscaldo, inizia la formazione
di austenite;
AC3 = temperatura alla quale, durante il riscaldo, termina la
trasformazione della ferrite in austenite;
AR3 = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, inizia la
trasformazione dell'austenite in ferrite;
AR1 = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, termina la
trasformazione dell'austenite in ferrite + cementite;
MS = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, inizia la
trasformazione dell'austenite in martensite;
MF = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, termina la
trasformazione
dell'austenite in martensite.
Per meglio seguire il comportamento di un determinato acciaio durante i
vari cicli di trattamento, soprattutto per quanto riguarda l'effetto
della variazione delle velocità di raffreddamento, faremo riferimento ai
diagrammi di trasformazione dell'austenite, comunemente chiamati:
a) curve ad S" di Bain o curve TTT (temperatura - tempo -
trasformazione) particolarmente indicate per trattamenti isotermici
b) curve CCT (continuous - cooling - transformation) trasformazione al
raffreddamento continuo.
Tali curve, caratteristiche per ogni tipo di acciaio, permettono di
stabilire quale temperatura, quale tempo e quale velocità di
raffreddamento debbono essere scelte per ottenere determinate strutture
e quindi determinate caratteristiche. Nella figura 1 è schematizzato il
diagramma CCT a raffreddamento continuo di un acciaio ipoeutettoide a
cui sono state sovrapposte 3 curve, indicate con i numeri 1, 2, 3, che
rappresentano tre diverse velocità di raffreddamento.
Precisiamo che nella zona superiore della curva CCT si produce la
trasformazione perlitica, nella zona intermedia si produce la
trasformazione bainitica, mentre alla temperatura di MS inizia la
formazione di martensite.
Le curve di raffreddamento intersecano il diagramma CCT in punti
corrispondenti alla comparsa dei diversi costituenti. La curva n. 1,
relativa ad una bassa velocità di raffreddamento, si può riferire ad un
ciclo di normalizzazione di un particolare di dimensioni relativamente
elevate; la n. 2 in cui la velocità di raffreddamento è notevolmente
aumentata, è tipica dei casi di tem­pra incompleta dove la struttura non
risulta totalmente martensitica.
Particolarmente interessante è la curva n. 3 che rappresenta il caso in
cui, per l'elevata velocità di raffreddamento, la curva non interseca né
la zona di trasformazione perlitica, nè quella bainitica; l'austenite
rimane stabile fino ad Ms e da questo punto inizia la trasformazione
progressiva in martensite che si completa al punto MF. La velocità
minima di raffreddamento che dà luogo alla tempra completa (100% di
martensite) viene normalmente definita: velocità critica di tempra.
Poichè le curve di inizio e di fine trasforma­zione vengono spostate
verso destra per la presenza di elementi leganti, ne consegue che la
velocità critica di tempra risulterà meno elevata per gli acciai legati
che non per quelli al carbonio.
La figura 2 presenta un diagramma TTT a trasformazione isotermica
schematico nel quale sull'asse verticale sono riportate le temperature e
su quello orizzontale i tempi su scala logaritmica.
Sono state sovrapposte quattro curve relative ad altrettanti trattamenti
isotermici che vedremo in seguito. I diagrammi TTT hanno forma ed
andamento diversi secondo il tipo di acciaio: tutti però delimitano in
modo più o meno netto due zone: una superiore, della trasformazione
perlitica ed una inferiore, della trasformazione bainitica. La curva
tratteggiata a sinistra indica l'inizio della precipitazione della
ferrite; la curva continua a sinistra indica l'inizio della
trasformazione perlitica o bainitica, quella a destra la fine della stessa.
Nella parte bassa del diagramma sono se­gnate le linee di Ms e di MF,
che indicano rispettivamentele temperature di inizio e fine della
trasformazione martensitica i diagrammi TTT, che sono ricavati con prove
eseguite su piccoli provini e in determinate condizioni operative,
esigono qualche accorgimento per la loro utilizzazione nella pratica
industriale. Essi danno in generale indicazioni molto precise per quanto
riguarda le temperature, mentre per i tempi di trasformazione occorre
tener conto dell'effetto di massa dei pezzi e di altre difficoltà, che
impongono di adottare tempi molto più lunghi di quelli indicati dai
diagrammi.
NORMALIZZAZIONE - Consiste in un riscaldo ad una temperatura superiore
ad AC3, per un tempo sufficiente ad austenitizzare completamente il
materiale, seguito da raffreddamento in aria calma o mossa. (fig. 1
curva 1) Viene generalmente eseguita su pezzi grezzi di lavorazione a
caldo per affinare ed uniformare il grano allo scopo di predisporre
l'acciaio nel modo migliore per i successivi trattamenti termici. Le
strutture e le durezze che si ottengono sono in stretta relazione con il
tipo di acciaio e con le dimensioni dei pezzi: acciai ipoeutettoidi al “C”
o debolmente legati danno luogo ad una struttura costituita da ferrite e
perlite, mentre con l'aumentare dei tenori di elementi leganti si
formano strutture miste con costituenti più duri come bainite e martensite.
RICOTTURA - Lo scopo della ricottura é quello di addolcire l'acciaio per
renderlo atto alle lavora­zioni meccaniche e/o plastiche, di eliminare
le tensioni residue e di distruggere gli effetti di una deformazione
plastica, di una saldatura o di un trattamento termico precedente.
Esistono vari cicli di ricottura la cui scelta viene fatta in relazione
alla durezza ed alle strutture necessarie per un determinato tipo di
lavorazione. I cicli più usati sono:
Ricottura subcritica : Comprende un riscaldo a temperatura al di sotto
del punto di trasformazione Ac1, un mantenimento adeguato a questa
temperatura ed infine un raffreddamento a piacere anche in aria libera.
Questo trattamento, che per la sua economicità é il più diffuso per gli
acciai da costruzione, viene eseguito sia per addolcire l'acciaio che
per eliminare tensioni residue ed effetti di deformazione plastica.La
struttura ottenuta é prevalentemente costituita da forme perlitiche
globulari molto fini, non sempre ben risolte. Appartiene a questa classe
la cosidetta ricottura di lavorabilità che viene normalmente eseguita ad
una temperatura di ca. 50 °C al di sotto del punto Ac1 in modo da
addolcire il materiale senza modificarne sostanzialmente la struttura.
Ricottura isotermica (fig. 2 curve 1 e 2): Consiste in un riscaldo a
temperatura, nell'intervallo C1 ÷ AC3 oppure sopra AC3, seguito da un
raffreddamento ad una velocità relativamente elevata fino ad una
conveniente temperatura del campo perlitico alla quale si permane per il
tempo sufficiente a completare la trasformazione dopo di che il
raffreddamento finale, fino a temperatura ambiente, può essere condotto
velocemente con notevole guadagno di tempo. Temperature di
trasformazione sopra il cosiddetto gomito della zona perlitica (ciclo di
raffreddamento 1) tendono a formare strutture a carburi globulizzati
(ricottura isotermica sferoidale), ma esigono tempi piuttosto lunghi.
Questo stato strutturale è particolarmente favorevole per gli acciai
ipoeutettoidi destinati alle operazioni di formatura a freddo; per gli
acciai ipereutettoidi viene considerato lo stato ideale ed
indispensabile per ogni tipo di lavorazione meccanica.
Le trasformazioni in corrispondenza del gomito perlitico (ciclo di
raffreddamento 2) avvengono in tempi relativamente brevi e le strutture
risultano a perlite lamellare a blocchi più o meno compatti (ricottura
isotermica). Questo stato strutturale è particolarmente indicato per
ottenere, nel caso di lavorazioni meccaniche particolarmente
impegnative, sensibili miglioramenti di lavorabilità all'utensile.
TEMPRA - Il trattamento di tempra comprende un riscaldo di
austenitizzazione, seguito da un raffreddamento fino ad una temperatura
inferiore ad Ms sufficientemente rapido da permettere la trasformazione
in martensite, struttura di elevata durezza e fragilità. Per poter
realizzare una tempra perfetta (o ideale o completa), cioé con una
strut­tura martensitica al 100%, è necessario che la velocità di
raffreddamento sia superiore a quella critica tipica per ogni acciaio.
Riferendoci al diagramma di figura 1 sarà perciò necessario che la curva
di raffreddamento del pezzo non intersechi la curva CCT di inizio
trasformazione tanto nel campo perlitico che in quello bainitico. (curva
3). Qualora non si verifichi questa condizione quando cioé la curva di
raffreddamento interseca la curva di inizio trasformazione (curva 2) o
nella zona perlitica o in quella bainitica od in ambedue, avremo una
tempra incompleta: la quota di martensite si riduce per lasciar posto a
strutture per lo più miste a perlite o bainite. Nella pratica
industriale sono ammesse al centro dei pezzi anche tempre incomplete con
tenori di martensite in determinate percentuali.
Gli acciai al “C” presentano una velocità cri­tica di tempra molto
elevata; questa velocità si riduce per la presenza di elementi leganti
in modo più o meno marcato a seconda delle percentuali e della natura di
essi. In relazione al tipo di acciaio ed alle di­mensioni dei pezzi da
temprare verrà scelto il mezzo di spegnimento più adatto: acqua, olio od
aria.
RINVENIMENTO - Allo stato temprato l'acciaio presenta una elevata
durezza e basse caratteristichedi tenacità. È necessario quindi
ricorrere ad un successivo trattamento che ne modifichi più o meno
profondamente la struttura martensitica di tempra annullandone le
tensioni e la fragilità. Questo trattamento, denominato rinveni­mento,
comprende un riscaldo ad una temperatura inferiore ad AC1, un
mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un
raffreddamento in un mezzo appropriato fino a temperatura ambiente. Il
rinvenimento deve essere eseguito immediatamente dopo la tempra, per
evitare il pericolo di cricche causa l'elevato stato tensionale in cui
si trovano i pezzi temprati. La temperatura di rinvenimento va scelta in
modo da ottenere il miglior compromesso tra le carattenstiche di durezza
e di tenacità. E noto infatti che con l'aumentare della temperatura si
ha un progressivo incremento della tenacità, dell'allungamento e della
contrazione e, corrispondentemente, una diminuzione della durezza, della
resistenza a trazione e dello snerva-mento. L'andamento delle
caratteristiche meccaniche é messo in evidenza dalle curve di
rinvenimento; dette curve sono riportate in diagramma, per la
maggioranza degli acciai contemplati, in questo catalogo. Quando la
temperatura di rinvenimento è intorno ai 600 °C il trattamento che ne
deriva (tempra e rinvenimento) viene chiamato bonifica e permette di
conferire all'acciaio un buon compromesso tra tenacità e resistenza. La
struttura che ne deriva è detta sorbite. Negli acciai per molle il
rinvenimento viene effettuato nell'intervallo 400°÷ 460 °C in modo da
garantire elevate caratteristiche di elasticità.
La permanenza alla temperatura di rinve­nimento viene stabilita in base
alle dimensioni dei pezzi ed al tipo di forno impiegato; essa dovrebbe
essere non inferiore alle 2 ore. A titolo informativo riportiamo
l'effetto sulla resistenza alla trazione mediamente riscontrato
sull'acciaio 39NiCrMo3 temprato e rinvenuto a 600 °C per tempi variabili
da 30 minuti a 10 ore, espresso in incrementi positivi o negativi,
ponendo uguale a zero la resistenza ottenuta dopo 2 ore.
Durata del rinv. 30' 1h 2h 3h 4h 5h 7h 10h
Rm-N/mm2 +70 +30 0 -20 -35 -45 -60 -80
Questi valori possono essere ritenuti validi, con buona approssimazione,
per quasi tutti i tipi di acciai da bonifica. Il raffreddamento finale
viene fatto gene­ralmente in aria, ma per gli acciai da bonifica al Mn,
Cr, Cr-Mn e Ni-Cr, che risentono del fenomeno della fragilità di
rinvenimento, è necessario ricorrere al raffreddamento rapido (acqua od
olio). La fragilità di rinvenimento si manifesta con forti cadute dei
valori di tenacità negli acciai già citati raffreddando lentamente, dopo
rinvenimento, nell'intervallo 500-400 °C.
DISTENSIONE - Nel caso degli acciai da cementazione o autotempranti, per
diminuire e possibilmente annullare le tensioni residue cau­sate dalla
tempra pur mantenendo elevati valori di durezza, si ricorre al
trattamento di distensione che consiste in un riscaldo a temperature
inferiori ai 250 °C. In questo caso non si hanno apprezzabili modifiche
strutturali.
La distensione viene anche eseguita su pezzi che, dopo le lavorazioni
meccaniche, si trovano in uno stato di particolare tensione. In questo
caso lo scopo è di ristabilire le caratteristiche meccaniche precedenti,
in particolare quelle elastiche (limite di snervamento) e di tenacità.
BONIFICA ISOTERMICA (AUSTEMPERING) ­ (Fig. 2 ciclo di raffreddamento 3)
- Questo trattamento si esegue con riscaldo alla normale temperatura di
tempra seguito da rapido spegnimento in bagno di sali a temperatura
sopra Ms di circa 10°÷ 30° fino a completa trasformazione
dell'austenite. La struttura ottenuta è la bainite inferiore molto
resistente e tenace. È infatti possibile raggiungere valori di Rm
nell'intervallo 1300 ÷ 1700 N/mm2 (132 ÷ 173 Kgf/mm2) accompagnati da
valori di resilienza superiori a 25 J (5 Kgfm/cm2). La bonifica
isotermica consiste in un trat­tamento unico in quanto il rinvenimento
si può di regola tralasciare e presenta il vantaggio di non dar luogo a
deformazioni e spaccature tensionali, come può avvenire nella tempra
convenzionale. Una seria limitazione di questo trattamento è dovuta alla
sua scarsa penetrazione che non va oltre 30 mm per il tipo 39NiCrMo3 ed
oltre 40 mm per il tipo 40NiCrMo7.
TEMPRA SCALARE MARTENSITICA (Fig. 2 ciclo di raffreddamento 4) - Questo
trattamento ha lo scopo di annullare gli inconvenienti della tempra
convenzionale che sviluppa pericolose tensioni interne nel
raffreddamento brusco nei ba­gni di tempra; queste tensioni possono
facilmente provocare scarti per cricche e deformazioni soprattutto nei
pezzi di forma complessa e con forti variazioni di sezione. Nella tempra
scalare martensitica si riscalda alla consueta temperatura di tempra; si
raffredda con sufficiente velocità per non incontrare il gomito del
campo perIitico né quello del campo bainitico fino ad una temperatura di
pochi gradi (circa 10 °C) superiore ad Ms e si mantiene il pezzo per il
tempo strettamente necessario ad uniformare la temperatura in tutti i
suoi punti. Quindi si raffredda in aria calma. Nel caso di pezzi di
grosse dimensioni è necessario adottare temperature di spegnimento
inferiori ad Ms per facilitare il raffreddamento al nucleo. Si ottiene
il tal modo una struttura marten­sitica quasi del tutto priva di
tensioni interne. Per i pezzi cementati le tabelle riportano tanto i
punti Ms del nucleo quanto quelli della superficie cementata (in
grassetto) che sono ovviamente quelli da rispettare. Per lo spegnimento
si usano bagni di sali a basso punto di fusione od anche bagni d'olio ad
alto punto di infiammabilità.
Alla tempra scalare segue un normale rin­venimento per ottenere le
caratteristiche richieste.
SOLUBILIZZAZIONE (Tempra degli acciai austenitici) -Questo trattamento,
chiamato anche "tempra di solubilizzazione" o "ipertempra", ha in comune
con la tempra soltanto la velocità diraf freddamento dalla temperatura
di austenitizzazione, ma non gli effetti di indurimento che essa provoca
negli acciai temprabili; ricor­diamo infatti che i punti di
trasformazione dei cosiddetti "acciai austenitici" si trovano al di
sotto della temperatura ambiente. Esso consiste in un riscaldo a
temperatura in genere compresa fra i 1000 e i 1100 °C, con una
permanenza a questa temperatura sufficiente per eliminare le alterazioni
strutturali provocate dalle lavorazioni precedenti e per realizzare una
"solubilizzazione" possibilmente completa dei carburi nell'austenite; il
raffreddamento successivo, in aria o acqua, deve essere sufficientemente
rapido da impedire la riprecipitazione dei carburi che, in un
raffreddamento lento, avviene in genere nell'intervallo fra i 450 e gli
850 °C circa. Con tale trattamento si ottiene il massimo addolcimento
degli acciai inossidabili austenitici.
TRATTAMENTI DI INDURIMENTO SUPERFICIALE
Tempra superficiale (o anche in tutta la sezione) con riscaldo ad
induzione -Questo trattamento richiede impiego di apparecchiature
particolari, che consistono essenzialmente in una bobina percorsa da
corrente ad alta frequenza generante un campo magnetico. Mettendo il
pezzo di acciaio entro questa bobina si genera in esso una corrente
indotta che, per effetto Joule, riscalda rapidissimamente l'acciaio
sopra AC3. L'acqua di tempra può essere addotta dalla stessa spirale di
rame che fa da induttore, oppure da condutture separate ma sempre vicine
all'induttore. Con frequenze molto elevate (100.000 - 600.000 Hz) il
riscaldamento interessa uno strato superficiale molto sottile, ma
diminuendo la frequenza (2.000 - 20.000 Hz) possono essere ottenute
maggioriprofondità di riscaldo. Con frequenze ancora più basse si
ottengono riscaldi totali fino al cuore e questa particolarità viene
sfruttata negli impianti di tempra (e successivo rinvenimento) a
passaggio con riscaldo ad induzione.
Cementazione - La “carbocementazione” o più semplicemente
“cementazione”, ha lo scopo di ottenere un prodotto che, dopo i
successivi trattamenti termici, presenti uno strato superficiale
durissimo e resistente all'usura, unitamente ad un cuore tenace. Essa
consiste nella carburazione superficiale di acciai a basso tenore di
carbonio, ottenuta mediante lungo mantenimento ad alta temperatura in
mezzi capaci di cedere tale elemento.Dopo la tempra, alla superficie del
pezzo cementato, si avrà la struttura e la durezza propria degli acciai
con circa 1% di carbonio temprati, mentre al cuore, a basso tenore di
carbonio e perciò poco sensibile all'effetto indurente della tempra, si
avrà duttilità e tenacità, non disgiunte (specie nel caso degli acciai
legati) da una considerevole resistenza. Gli acciai detti appunto da
“cementazione” sono dunque caratterizzati da un basso tenore di
carbonio, di norma non superiore a ~0,25 %; ciò li distingue nettamente
dagli acciai “da bonifica” a tenore di carbonio più elevato. Il
trattamento più indicato per conferire al pezzo cementato le migliori
caratteristiche sia al cuore che in pelle è quello che si basa sulla
doppia tempra. La prima tempra, da temperatura più alta, rigenera la
struttura della parte interna mentre la parte esterna viene ad essere
temprata da una temperatura più elevata di quella che le compete. Con la
seconda tempra, da temperatura più bassa, il nucleo risulta meno
efficacemente temprato mentre nella parte esterna si sviluppa la massima
durezza.
Normalmente si preferisce un trattamento più economico costituito dalla
tempra unica, che presenta anche il vantaggio di evitare eccessive
deformazioni dei pezzi. Questo trattamento esige che l'acciaio abbia un
grano austenitico fine (grano controllato). Con la tempra unica il pezzo
cementato viene temprato direttamente dalla temperatura di cementazione,
previo raffreddamento fino alla temperatura di tempra propria dello
strato ce­mentato, con sosta a questa temperatura per consentire una
migliore diffusione del carbonio (tempra diretta). Dopo la tempra
occorre eseguire un rinveni­mento di distensione nell'intervallo 150° -
200 °C tenendo presente che questo trattamento provoca una lieve
diminuzione della durezza.
Nitrurazione - È una operazione di indurimento superficiale analoga alla
precedente; in questo caso l'elemento assorbito è l'azoto. L'operazione
consiste in un prolungato mantenimento a circa 500 °C in mezzi capaci di
cedere detto elemento; a differenza della cementazione, essa viene
eseguita su materiale già bonificato e non richiede trattamenti successivi.
Gli acciai da nitrurazione sono veri e propri acciai da bonifica
contenenti elementi speciali (alluminio, cromo, molibdeno, vanadio).
L'indurimento superficiale è dovuto alla formazione di azoturi assai
duri (di alluminio, cromo, ect.), mentre la presenza del molibdeno è
indispensabile allo scopo di combattere la fragilità di rinvenimento che
altrimenti l'acciaio assumerebbe durante la nitrurazione. La
nitrurazione, come la cementazione ed in genere come tutti i
procedimenti di indurimento superficiale, ha lo scopo di aumentare,
oltre la resistenza all'usura, anche la resistenza alla fatica.
Si ricorda:
- l'indurimento superficiale, mediante la nitrurazione, è dovuto alla
formazione di azoturi di alluminio-cromo-vanadio e ferro nell'acciaio ed
è quindi conseguenza di una reazione chimica e non di una trasformazione
strutturale degli acciai, per trattamento termico, come avviene invece
per tutti gli altri processi di indurimento superficiale (cementazione,
tempra superficiale, ecc.);
- l'azoto assorbito in superficie, si diffonde lentamente negli strati
sottostanti fino a raggiungere profondità massime di qualche decimo di
millimetro (circa 5/10 per 55 ore di effettiva permanenza a temperatura).
I punti critici principali sono:
AC1 = temperatura alla quale, durante il riscaldo, inizia la formazione
di austenite;
AC3 = temperatura alla quale, durante il riscaldo, termina la
trasformazione della ferrite in austenite;
AR3 = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, inizia la
trasformazione dell'austenite in ferrite;
AR1 = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, termina la
trasformazione dell'austenite in ferrite + cementite;
MS = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, inizia la
trasformazione dell'austenite in martensite;
MF = temperatura alla quale, durante il raffreddamento, termina la
trasformazione
dell'austenite in martensite.
Per meglio seguire il comportamento di un determinato acciaio durante i
vari cicli di trattamento, soprattutto per quanto riguarda l'effetto
della variazione delle velocità di raffreddamento, faremo riferimento ai
diagrammi di trasformazione dell'austenite, comunemente chiamati:
a) curve ad S" di Bain o curve TTT (temperatura - tempo -
trasformazione) particolarmente indicate per trattamenti isotermici
b) curve CCT (continuous - cooling - transformation) trasformazione al
raffreddamento continuo.
Tali curve, caratteristiche per ogni tipo di acciaio, permettono di
stabilire quale temperatura, quale tempo e quale velocità di
raffreddamento debbono essere scelte per ottenere determinate strutture
e quindi determinate caratteristiche. Nella figura 1 è schematizzato il
diagramma CCT a raffreddamento continuo di un acciaio ipoeutettoide a
cui sono state sovrapposte 3 curve, indicate con i numeri 1, 2, 3, che
rappresentano tre diverse velocità di raffreddamento.
Precisiamo che nella zona superiore della curva CCT si produce la
trasformazione perlitica, nella zona intermedia si produce la
trasformazione bainitica, mentre alla temperatura di MS inizia la
formazione di martensite.
Le curve di raffreddamento intersecano il diagramma CCT in punti
corrispondenti alla comparsa dei diversi costituenti. La curva n. 1,
relativa ad una bassa velocità di raffreddamento, si può riferire ad un
ciclo di normalizzazione di un particolare di dimensioni relativamente
elevate; la n. 2 in cui la velocità di raffreddamento è notevolmente
aumentata, è tipica dei casi di tem­pra incompleta dove la struttura non
risulta totalmente martensitica.
Particolarmente interessante è la curva n. 3 che rappresenta il caso in
cui, per l'elevata velocità di raffreddamento, la curva non interseca né
la zona di trasformazione perlitica, nè quella bainitica; l'austenite
rimane stabile fino ad Ms e da questo punto inizia la trasformazione
progressiva in martensite che si completa al punto MF. La velocità
minima di raffreddamento che dà luogo alla tempra completa (100% di
martensite) viene normalmente definita: velocità critica di tempra.
Poichè le curve di inizio e di fine trasforma­zione vengono spostate
verso destra per la presenza di elementi leganti, ne consegue che la
velocità critica di tempra risulterà meno elevata per gli acciai legati
che non per quelli al carbonio.
La figura 2 presenta un diagramma TTT a trasformazione isotermica
schematico nel quale sull'asse verticale sono riportate le temperature e
su quello orizzontale i tempi su scala logaritmica.
Sono state sovrapposte quattro curve relative ad altrettanti trattamenti
isotermici che vedremo in seguito. I diagrammi TTT hanno forma ed
andamento diversi secondo il tipo di acciaio: tutti però delimitano in
modo più o meno netto due zone: una superiore, della trasformazione
perlitica ed una inferiore, della trasformazione bainitica. La curva
tratteggiata a sinistra indica l'inizio della precipitazione della
ferrite; la curva continua a sinistra indica l'inizio della
trasformazione perlitica o bainitica, quella a destra la fine della stessa.
Nella parte bassa del diagramma sono se­gnate le linee di Ms e di MF,
che indicano rispettivamentele temperature di inizio e fine della
trasformazione martensitica i diagrammi TTT, che sono ricavati con prove
eseguite su piccoli provini e in determinate condizioni operative,
esigono qualche accorgimento per la loro utilizzazione nella pratica
industriale. Essi danno in generale indicazioni molto precise per quanto
riguarda le temperature, mentre per i tempi di trasformazione occorre
tener conto dell'effetto di massa dei pezzi e di altre difficoltà, che
impongono di adottare tempi molto più lunghi di quelli indicati dai
diagrammi.
NORMALIZZAZIONE - Consiste in un riscaldo ad una temperatura superiore
ad AC3, per un tempo sufficiente ad austenitizzare completamente il
materiale, seguito da raffreddamento in aria calma o mossa. (fig. 1
curva 1) Viene generalmente eseguita su pezzi grezzi di lavorazione a
caldo per affinare ed uniformare il grano allo scopo di predisporre
l'acciaio nel modo migliore per i successivi trattamenti termici. Le
strutture e le durezze che si ottengono sono in stretta relazione con il
tipo di acciaio e con le dimensioni dei pezzi: acciai ipoeutettoidi al “C”
o debolmente legati danno luogo ad una struttura costituita da ferrite e
perlite, mentre con l'aumentare dei tenori di elementi leganti si
formano strutture miste con costituenti più duri come bainite e martensite.
RICOTTURA - Lo scopo della ricottura é quello di addolcire l'acciaio per
renderlo atto alle lavora­zioni meccaniche e/o plastiche, di eliminare
le tensioni residue e di distruggere gli effetti di una deformazione
plastica, di una saldatura o di un trattamento termico precedente.
Esistono vari cicli di ricottura la cui scelta viene fatta in relazione
alla durezza ed alle strutture necessarie per un determinato tipo di
lavorazione. I cicli più usati sono:
Ricottura subcritica : Comprende un riscaldo a temperatura al di sotto
del punto di trasformazione Ac1, un mantenimento adeguato a questa
temperatura ed infine un raffreddamento a piacere anche in aria libera.
Questo trattamento, che per la sua economicità é il più diffuso per gli
acciai da costruzione, viene eseguito sia per addolcire l'acciaio che
per eliminare tensioni residue ed effetti di deformazione plastica.La
struttura ottenuta é prevalentemente costituita da forme perlitiche
globulari molto fini, non sempre ben risolte. Appartiene a questa classe
la cosidetta ricottura di lavorabilità che viene normalmente eseguita ad
una temperatura di ca. 50 °C al di sotto del punto Ac1 in modo da
addolcire il materiale senza modificarne sostanzialmente la struttura.
Ricottura isotermica (fig. 2 curve 1 e 2): Consiste in un riscaldo a
temperatura, nell'intervallo C1 ÷ AC3 oppure sopra AC3, seguito da un
raffreddamento ad una velocità relativamente elevata fino ad una
conveniente temperatura del campo perlitico alla quale si permane per il
tempo sufficiente a completare la trasformazione dopo di che il
raffreddamento finale, fino a temperatura ambiente, può essere condotto
velocemente con notevole guadagno di tempo. Temperature di
trasformazione sopra il cosiddetto gomito della zona perlitica (ciclo di
raffreddamento 1) tendono a formare strutture a carburi globulizzati
(ricottura isotermica sferoidale), ma esigono tempi piuttosto lunghi.
Questo stato strutturale è particolarmente favorevole per gli acciai
ipoeutettoidi destinati alle operazioni di formatura a freddo; per gli
acciai ipereutettoidi viene considerato lo stato ideale ed
indispensabile per ogni tipo di lavorazione meccanica.
Le trasformazioni in corrispondenza del gomito perlitico (ciclo di
raffreddamento 2) avvengono in tempi relativamente brevi e le strutture
risultano a perlite lamellare a blocchi più o meno compatti (ricottura
isotermica). Questo stato strutturale è particolarmente indicato per
ottenere, nel caso di lavorazioni meccaniche particolarmente
impegnative, sensibili miglioramenti di lavorabilità all'utensile.
TEMPRA - Il trattamento di tempra comprende un riscaldo di
austenitizzazione, seguito da un raffreddamento fino ad una temperatura
inferiore ad Ms sufficientemente rapido da permettere la trasformazione
in martensite, struttura di elevata durezza e fragilità. Per poter
realizzare una tempra perfetta (o ideale o completa), cioé con una
strut­tura martensitica al 100%, è necessario che la velocità di
raffreddamento sia superiore a quella critica tipica per ogni acciaio.
Riferendoci al diagramma di figura 1 sarà perciò necessario che la curva
di raffreddamento del pezzo non intersechi la curva CCT di inizio
trasformazione tanto nel campo perlitico che in quello bainitico. (curva
3). Qualora non si verifichi questa condizione quando cioé la curva di
raffreddamento interseca la curva di inizio trasformazione (curva 2) o
nella zona perlitica o in quella bainitica od in ambedue, avremo una
tempra incompleta: la quota di martensite si riduce per lasciar posto a
strutture per lo più miste a perlite o bainite. Nella pratica
industriale sono ammesse al centro dei pezzi anche tempre incomplete con
tenori di martensite in determinate percentuali.
Gli acciai al “C” presentano una velocità cri­tica di tempra molto
elevata; questa velocità si riduce per la presenza di elementi leganti
in modo più o meno marcato a seconda delle percentuali e della natura di
essi. In relazione al tipo di acciaio ed alle di­mensioni dei pezzi da
temprare verrà scelto il mezzo di spegnimento più adatto: acqua, olio od
aria.
RINVENIMENTO - Allo stato temprato l'acciaio presenta una elevata
durezza e basse caratteristichedi tenacità. È necessario quindi
ricorrere ad un successivo trattamento che ne modifichi più o meno
profondamente la struttura martensitica di tempra annullandone le
tensioni e la fragilità. Questo trattamento, denominato rinveni­mento,
comprende un riscaldo ad una temperatura inferiore ad AC1, un
mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un
raffreddamento in un mezzo appropriato fino a temperatura ambiente. Il
rinvenimento deve essere eseguito immediatamente dopo la tempra, per
evitare il pericolo di cricche causa l'elevato stato tensionale in cui
si trovano i pezzi temprati. La temperatura di rinvenimento va scelta in
modo da ottenere il miglior compromesso tra le carattenstiche di durezza
e di tenacità. E noto infatti che con l'aumentare della temperatura si
ha un progressivo incremento della tenacità, dell'allungamento e della
contrazione e, corrispondentemente, una diminuzione della durezza, della
resistenza a trazione e dello snerva-mento. L'andamento delle
caratteristiche meccaniche é messo in evidenza dalle curve di
rinvenimento; dette curve sono riportate in diagramma, per la
maggioranza degli acciai contemplati, in questo catalogo. Quando la
temperatura di rinvenimento è intorno ai 600 °C il trattamento che ne
deriva (tempra e rinvenimento) viene chiamato bonifica e permette di
conferire all'acciaio un buon compromesso tra tenacità e resistenza. La
struttura che ne deriva è detta sorbite. Negli acciai per molle il
rinvenimento viene effettuato nell'intervallo 400°÷ 460 °C in modo da
garantire elevate caratteristiche di elasticità.
La permanenza alla temperatura di rinve­nimento viene stabilita in base
alle dimensioni dei pezzi ed al tipo di forno impiegato; essa dovrebbe
essere non inferiore alle 2 ore. A titolo informativo riportiamo
l'effetto sulla resistenza alla trazione mediamente riscontrato
sull'acciaio 39NiCrMo3 temprato e rinvenuto a 600 °C per tempi variabili
da 30 minuti a 10 ore, espresso in incrementi positivi o negativi,
ponendo uguale a zero la resistenza ottenuta dopo 2 ore.
Durata del rinv. 30' 1h 2h 3h 4h 5h 7h 10h
Rm-N/mm2 +70 +30 0 -20 -35 -45 -60 -80
Questi valori possono essere ritenuti validi, con buona approssimazione,
per quasi tutti i tipi di acciai da bonifica. Il raffreddamento finale
viene fatto gene­ralmente in aria, ma per gli acciai da bonifica al Mn,
Cr, Cr-Mn e Ni-Cr, che risentono del fenomeno della fragilità di
rinvenimento, è necessario ricorrere al raffreddamento rapido (acqua od
olio). La fragilità di rinvenimento si manifesta con forti cadute dei
valori di tenacità negli acciai già citati raffreddando lentamente, dopo
rinvenimento, nell'intervallo 500-400 °C.
DISTENSIONE - Nel caso degli acciai da cementazione o autotempranti, per
diminuire e possibilmente annullare le tensioni residue cau­sate dalla
tempra pur mantenendo elevati valori di durezza, si ricorre al
trattamento di distensione che consiste in un riscaldo a temperature
inferiori ai 250 °C. In questo caso non si hanno apprezzabili modifiche
strutturali.
La distensione viene anche eseguita su pezzi che, dopo le lavorazioni
meccaniche, si trovano in uno stato di particolare tensione. In questo
caso lo scopo è di ristabilire le caratteristiche meccaniche precedenti,
in particolare quelle elastiche (limite di snervamento) e di tenacità.
BONIFICA ISOTERMICA (AUSTEMPERING) ­ (Fig. 2 ciclo di raffreddamento 3)
- Questo trattamento si esegue con riscaldo alla normale temperatura di
tempra seguito da rapido spegnimento in bagno di sali a temperatura
sopra Ms di circa 10°÷ 30° fino a completa trasformazione
dell'austenite. La struttura ottenuta è la bainite inferiore molto
resistente e tenace. È infatti possibile raggiungere valori di Rm
nell'intervallo 1300 ÷ 1700 N/mm2 (132 ÷ 173 Kgf/mm2) accompagnati da
valori di resilienza superiori a 25 J (5 Kgfm/cm2). La bonifica
isotermica consiste in un trat­tamento unico in quanto il rinvenimento
si può di regola tralasciare e presenta il vantaggio di non dar luogo a
deformazioni e spaccature tensionali, come può avvenire nella tempra
convenzionale. Una seria limitazione di questo trattamento è dovuta alla
sua scarsa penetrazione che non va oltre 30 mm per il tipo 39NiCrMo3 ed
oltre 40 mm per il tipo 40NiCrMo7.
TEMPRA SCALARE MARTENSITICA (Fig. 2 ciclo di raffreddamento 4) - Questo
trattamento ha lo scopo di annullare gli inconvenienti della tempra
convenzionale che sviluppa pericolose tensioni interne nel
raffreddamento brusco nei ba­gni di tempra; queste tensioni possono
facilmente provocare scarti per cricche e deformazioni soprattutto nei
pezzi di forma complessa e con forti variazioni di sezione. Nella tempra
scalare martensitica si riscalda alla consueta temperatura di tempra; si
raffredda con sufficiente velocità per non incontrare il gomito del
campo perIitico né quello del campo bainitico fino ad una temperatura di
pochi gradi (circa 10 °C) superiore ad Ms e si mantiene il pezzo per il
tempo strettamente necessario ad uniformare la temperatura in tutti i
suoi punti. Quindi si raffredda in aria calma. Nel caso di pezzi di
grosse dimensioni è necessario adottare temperature di spegnimento
inferiori ad Ms per facilitare il raffreddamento al nucleo. Si ottiene
il tal modo una struttura marten­sitica quasi del tutto priva di
tensioni interne. Per i pezzi cementati le tabelle riportano tanto i
punti Ms del nucleo quanto quelli della superficie cementata (in
grassetto) che sono ovviamente quelli da rispettare. Per lo spegnimento
si usano bagni di sali a basso punto di fusione od anche bagni d'olio ad
alto punto di infiammabilità.
Alla tempra scalare segue un normale rin­venimento per ottenere le
caratteristiche richieste.
SOLUBILIZZAZIONE (Tempra degli acciai austenitici) -Questo trattamento,
chiamato anche "tempra di solubilizzazione" o "ipertempra", ha in comune
con la tempra soltanto la velocità diraf freddamento dalla temperatura
di austenitizzazione, ma non gli effetti di indurimento che essa provoca
negli acciai temprabili; ricor­diamo infatti che i punti di
trasformazione dei cosiddetti "acciai austenitici" si trovano al di
sotto della temperatura ambiente. Esso consiste in un riscaldo a
temperatura in genere compresa fra i 1000 e i 1100 °C, con una
permanenza a questa temperatura sufficiente per eliminare le alterazioni
strutturali provocate dalle lavorazioni precedenti e per realizzare una
"solubilizzazione" possibilmente completa dei carburi nell'austenite; il
raffreddamento successivo, in aria o acqua, deve essere sufficientemente
rapido da impedire la riprecipitazione dei carburi che, in un
raffreddamento lento, avviene in genere nell'intervallo fra i 450 e gli
850 °C circa. Con tale trattamento si ottiene il massimo addolcimento
degli acciai inossidabili austenitici.
TRATTAMENTI DI INDURIMENTO SUPERFICIALE
Tempra superficiale (o anche in tutta la sezione) con riscaldo ad
induzione -Questo trattamento richiede impiego di apparecchiature
particolari, che consistono essenzialmente in una bobina percorsa da
corrente ad alta frequenza generante un campo magnetico. Mettendo il
pezzo di acciaio entro questa bobina si genera in esso una corrente
indotta che, per effetto Joule, riscalda rapidissimamente l'acciaio
sopra AC3. L'acqua di tempra può essere addotta dalla stessa spirale di
rame che fa da induttore, oppure da condutture separate ma sempre vicine
all'induttore. Con frequenze molto elevate (100.000 - 600.000 Hz) il
riscaldamento interessa uno strato superficiale molto sottile, ma
diminuendo la frequenza (2.000 - 20.000 Hz) possono essere ottenute
maggioriprofondità di riscaldo. Con frequenze ancora più basse si
ottengono riscaldi totali fino al cuore e questa particolarità viene
sfruttata negli impianti di tempra (e successivo rinvenimento) a
passaggio con riscaldo ad induzione.
Cementazione - La “carbocementazione” o più semplicemente
“cementazione”, ha lo scopo di ottenere un prodotto che, dopo i
successivi trattamenti termici, presenti uno strato superficiale
durissimo e resistente all'usura, unitamente ad un cuore tenace. Essa
consiste nella carburazione superficiale di acciai a basso tenore di
carbonio, ottenuta mediante lungo mantenimento ad alta temperatura in
mezzi capaci di cedere tale elemento.Dopo la tempra, alla superficie del
pezzo cementato, si avrà la struttura e la durezza propria degli acciai
con circa 1% di carbonio temprati, mentre al cuore, a basso tenore di
carbonio e perciò poco sensibile all'effetto indurente della tempra, si
avrà duttilità e tenacità, non disgiunte (specie nel caso degli acciai
legati) da una considerevole resistenza. Gli acciai detti appunto da
“cementazione” sono dunque caratterizzati da un basso tenore di
carbonio, di norma non superiore a ~0,25 %; ciò li distingue nettamente
dagli acciai “da bonifica” a tenore di carbonio più elevato. Il
trattamento più indicato per conferire al pezzo cementato le migliori
caratteristiche sia al cuore che in pelle è quello che si basa sulla
doppia tempra. La prima tempra, da temperatura più alta, rigenera la
struttura della parte interna mentre la parte esterna viene ad essere
temprata da una temperatura più elevata di quella che le compete. Con la
seconda tempra, da temperatura più bassa, il nucleo risulta meno
efficacemente temprato mentre nella parte esterna si sviluppa la massima
durezza.
Normalmente si preferisce un trattamento più economico costituito dalla
tempra unica, che presenta anche il vantaggio di evitare eccessive
deformazioni dei pezzi. Questo trattamento esige che l'acciaio abbia un
grano austenitico fine (grano controllato). Con la tempra unica il pezzo
cementato viene temprato direttamente dalla temperatura di cementazione,
previo raffreddamento fino alla temperatura di tempra propria dello
strato ce­mentato, con sosta a questa temperatura per consentire una
migliore diffusione del carbonio (tempra diretta). Dopo la tempra
occorre eseguire un rinveni­mento di distensione nell'intervallo 150° -
200 °C tenendo presente che questo trattamento provoca una lieve
diminuzione della durezza.
Nitrurazione - È una operazione di indurimento superficiale analoga alla
precedente; in questo caso l'elemento assorbito è l'azoto. L'operazione
consiste in un prolungato mantenimento a circa 500 °C in mezzi capaci di
cedere detto elemento; a differenza della cementazione, essa viene
eseguita su materiale già bonificato e non richiede trattamenti successivi.
Gli acciai da nitrurazione sono veri e propri acciai da bonifica
contenenti elementi speciali (alluminio, cromo, molibdeno, vanadio).
L'indurimento superficiale è dovuto alla formazione di azoturi assai
duri (di alluminio, cromo, ect.), mentre la presenza del molibdeno è
indispensabile allo scopo di combattere la fragilità di rinvenimento che
altrimenti l'acciaio assumerebbe durante la nitrurazione. La
nitrurazione, come la cementazione ed in genere come tutti i
procedimenti di indurimento superficiale, ha lo scopo di aumentare,
oltre la resistenza all'usura, anche la resistenza alla fatica.
Si ricorda:
- l'indurimento superficiale, mediante la nitrurazione, è dovuto alla
formazione di azoturi di alluminio-cromo-vanadio e ferro nell'acciaio ed
è quindi conseguenza di una reazione chimica e non di una trasformazione
strutturale degli acciai, per trattamento termico, come avviene invece
per tutti gli altri processi di indurimento superficiale (cementazione,
tempra superficiale, ecc.);
- l'azoto assorbito in superficie, si diffonde lentamente negli strati
sottostanti fino a raggiungere profondità massime di qualche decimo di
millimetro (circa 5/10 per 55 ore di effettiva permanenza a temperatura).
Ciao, Roby.


 Ciao, Roby.
BENVENUTO NELL' IMMONDIZIAIO, Killato con molto piacere.
Mi dispiacerà molto non leggerti più. Furio 

 BENVENUTO NELL' IMMONDIZIAIO...
Cambia casa, le discariche sono spesso fonti di infezioni quali cimurro,
vermi intestinali e meningococco (che purtroppo, vedo, ti ha gia'
inesorabilmente colpito).
Roby (il fratello cattivo di Olindo)


 Roby (il fratello cattivo di olindo)
ovvero come fare, gratis, una figura di merda :) 

 
???


77k di post.... LOL


E' uno che non bada a spese quando deve fare una figura di merda.
E' un troll, smettiamo di alimentarlo, io per primo.

 E' un troll, smettiamo di alimentarlo, io per primo.
Sei troppo loco per non cascarci, ti pesco quando voglio, merluzzo.
InfernalSabyn, l'amante di olindo.


http://www.bastardidentro.it/node/view/2838
Misura quanto vali.

 
Si vince quacchecosa?
Ocalan, il cugino curdo di Olindo
