Processi e Fasi del Trattamento Termico dell'Acciaio

Cos'è il Trattamento Termico dell'Acciaio?

Il trattamento termico dell'acciaio consiste in una serie di operazioni di riscaldamento e raffreddamento a temperature e in condizioni determinate, a cui viene sottoposto l'acciaio per ottenere le proprietà e le caratteristiche adeguate al suo impiego o alla sua successiva trasformazione.

Le Fasi del Trattamento Termico

Il processo si compone di tre fasi principali:

1. Riscaldamento a temperatura prefissata: L'aumento della temperatura deve essere uniforme. Quando un pezzo viene riscaldato, la temperatura deve aumentare lentamente o prevedere delle pause a temperature intermedie prima di superare i punti critici.
2. Permanenza alla temperatura prefissata: Lo scopo è ottenere la trasformazione completa del componente strutturale di partenza. Si può considerare sufficiente una permanenza di circa due minuti per millimetro di spessore per ottenere un'austenitizzazione completa sia al centro che in superficie. Una permanenza prolungata, specialmente ad alte temperature, è molto pericolosa, poiché il grano austenitico cresce rapidamente, portando a strutture a grana grossa e fragili.
3. Raffreddamento dalla temperatura prefissata a temperatura ambiente: Il raffreddamento deve essere rigorosamente controllato in base al tipo di trattamento che si sta eseguendo.

Classificazione dei Trattamenti Termici

• Trattamenti di massa: Ricottura, normalizzazione, bonifica.
• Trattamenti superficiali: Tempra superficiale e trattamenti termochimici (cementazione, carbonitrurazione, nitrurazione e borurazione).
• Trattamenti di rivestimento superficiale (depositi).

Trattamenti di Massa Più Comuni

A) Normalizzazione

Consiste nel riscaldare l'acciaio a una temperatura di circa 50 °C superiore a quella critica e, una volta austenitizzato, lasciarlo raffreddare in aria calma. La velocità di raffreddamento è più lenta rispetto alla tempra ma più rapida rispetto alla ricottura. Questo trattamento viene eseguito per affinare e omogeneizzare la struttura. È tipico degli acciai al carbonio con una percentuale tra lo 0,15% e lo 0,60%. All'aumentare del diametro della barra, il raffreddamento sarà più lento; di conseguenza, il carico di snervamento e l'allungamento diminuiranno. Questa variazione è più pronunciata quanto più ci si avvicina al nucleo del pezzo durante il test.

B) Ricottura

Con questo nome si indicano diversi trattamenti il cui obiettivo principale è l'addolcimento dell'acciaio per facilitarne la lavorazione. Inoltre, viene utilizzato per rigenerare il grano o eliminare tensioni interne. Bisogna tenere presente che la ricottura, in genere, non conferisce le caratteristiche più adatte per l'impiego finale dell'acciaio. Il materiale subisce spesso un trattamento ulteriore per ottenere le proprietà ottimali. In questi casi, la ricottura è definita "trattamento termico preliminare", mentre il trattamento finale è chiamato "trattamento termico di qualità".

I principali tipi di ricottura sono:

• Ricottura di rigenerazione
• Ricottura di ingrossamento del grano
• Ricottura di globulizzazione (o sferoidizzazione)
• Ricottura di omogeneizzazione
• Ricottura subcritica (di addolcimento)
• Ricottura isotermica

C) Tempra

È un processo di riscaldamento seguito da un raffreddamento, solitamente rapido, con una velocità minima chiamata "velocità critica di tempra". Con il ciclo di tempra si ottiene un aumento della durezza e della resistenza meccanica. Questo avviene trasformando l'intera massa in austenite durante il riscaldamento e, successivamente, con un rapido raffreddamento, l'austenite si trasforma in martensite, che è il costituente tipico degli acciai temprati.