I trattamenti termici sono operazioni che consentono di sottoporre le leghe al di sotto del punto di fusione a uno o più
cicli termici, dal riscaldamento al raffreddamento,
conferendo determinate proprietà ai materiali sottoposti al trattamento. Le proprietà delle leghe che si ottengono con i
trattamenti termici sono: la durezza, la resistenza alle sollecitazioni, la tenacità, la lavorabilità con utensili e la
malleabilità. Principalmente i trattamenti termici sono composti da tre fasi: 1=fase di riscaldo: consiste nel riscaldare
il pezzo nel forno in modo tale che il riscaldamento avvenga in modo uniforme, in tutti i punti del pezzo in modo lento da evitare le
differenze di temperature tra l'interno e l'esterno con conseguente differente dilatazione causa di cricche; 2= permanenza a temperatura di
regime: la temperatura di regime e la permanenza a tale temperatura devono essere scelte accuratamente perché fondamentali nella
riuscita del trattamento e dipende dalla grandezza del pezzo e dal tipo di materiale e dello scopo del trattamento; 3= fase di
raffreddamento: consiste nel riportare a temperatura ambiente il pezzo riscaldato e può essere lento, di qualche decina di gradi l'ora,
a rapido di qualche centinaia di gradi al secondo. Ogni valore della velocità di raffreddamento conferisce all'acciaio una diversa
struttura quindi proprietà diverse. |
=Andamento della temperatura del pezzo al passare del tempo: In orizzontale è rappresentata la durata del
trattamento termico; in verticale la temperatura del pezzo. Se il raffreddamento è rapido il tratto BC è breve, se è lento il
tratto si allungherà di conseguenza. Gli errori di raffreddamento sono causa di cricche, deformazioni e rotture del pezzo sottoposto al
trattamento termico. Il controllo verrà eseguito dal laboratorio tecnologico con controllo non distruttivo ad ultrasuoni. |
Metodi di controllo non distruttivi eseguiti dal un laboratorio tecnologico | |||||
Ultrasuoni |
Raggi X |
Correnti indotte |
Magnetoscopia |
Liquidi penetranti | |
Tempo ad ottenere il risultato |
immediato |
medio |
immediato |
basso |
basso |
Effetto delle geometria |
importante |
importante |
importante |
non molto importante |
non molto importante |
Problemi di accessibilità |
importante |
importante |
importante |
importante |
importante |
Difetti rilevabili |
interni |
interni e superficiali |
superficiali e sub |
superficiali e sub |
superficiali |
Sensibilità |
alta |
media |
alta |
bassa |
bassa |
Automatizzazione |
si |
con difficoltà |
si |
quasi nulla |
quasi nulla |
Dipendenza dal materiale |
alta |
media |
alta |
solo ferromagnetici |
bassa |
Abilità dell'operatore |
alta |
alta |
media |
bassa |
bassa |
Portabilità |
alta |
bassa |
medio-alta |
medio-alta |
alta |
Principali trattamenti termici sono:
Tempra= consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura
detta di tempra e quindi nel raffreddarlo rapidamente per immersione in
un fluido. Questo trattamento aumenta la resistenza alla rottura e la
durezza, diminuisce l'allungamento percentuale e la
resilienza.
Rinvenimento= con una temperatura inferiore a quella della tempra e
il raffreddamento può essere più o meno lento. Diminuisce la resistenza
alla rottura e la durezza, aumenta la resilienza e l'allungamento
percentuale. Viene applicato sia sugli sbozzi che sui pezzi lavorati,
prima delle operazioni di rettifica. Bonifica= consiste nel
trattamento di tempra seguito dal trattamento di rinvenimento. La
bonifica aumenta resistenza e durezza e mantiene una buona resilienza.
Ricottura= consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura
di poco superiore alla tempra e nel lasciarlo raffreddare lentamente.
Questo trattamento diminuisce la resistenza alla rottura e la durezza e
aumenta l'allungamento percentuale, la resilienza e la lavorabilità,
inoltre la ricottura sopprime gli effetti della tempra,
l'incrudimento e le tensioni interne.
Normalizzazione= consiste nel riscaldare il pezzo a una temperatura un
po' più elevata di quella della tempra e nel raffreddarlo in atmosfera
tranquilla. Il trattamento rende omogenea la struttura dell'acciaio ed
elimina le tensioni interne, accresce la resilienza e aumenta
leggermente la durezza per gli acciai ad alto tenore di carbonio.
Cementazione= riscaldamento del pezzo a 900° circa a contatto con
elementi ricchi di carbonio. Viene applicato negli acciai dolci. Lo
strato esterno dei pezzi sarà trasformato in acciaio duro per uno
spessore di 1 mm, e può essere temprato acquistando una grande durezza,
l'interno rimarrà un acciaio dolce con grande resilienza.
Nitrurazione= consiste nel riscaldare i pezzi ad una temperatura di
500° centigradi esponendoli a una corrente di un prodotto azotato
(ammoniaca) e mantenendo il trattamento per un tempo molto lungo. Viene
applicato nelle leghe d'acciaio con alluminio, nichel e molibdeno, etc.
Il trattamento aumenta notevolmente la durezza e diminuisce la
resilienza limitatamente allo strato superficiale di qualche decimo di
millimetro. Cianurazione= pezzi immersi o cosparsi di cianuro di
potassio e riscaldato ad una temperatura di 800°. Si mantengono nel
bagno liquido per 10-15 minuti e quindi si raffreddano velocemente.
Questo trattamento vene eseguito negli acciai a basso tenore di
carbonio, aumenta la durezza del materiale per una profondità di qualche
centesimo di millimetro. |
Modificazioni apportate dal trattamento di tempra negli acciai dolci e
semiduri | |||||
tipo di acciaio |
stato |
R (Kg/mm²) |
HB |
A% |
K (Kg/cm²) |
Acciaio dolce (C da 0,10 a 0,14% |
naturale |
37 |
108 |
38 |
32 |
temprato ad acqua |
50 |
146 |
32 |
34 | |
Acciaio semiduro (C da 0,4 a 0,5%) |
naturale |
65 |
190 |
18 |
11 |
temprato ad acqua |
190 |
560 |
2 |
1 | |
R= resistenza a trazione; HB= durezza Brinell; A%= allungamento percentuale; K= resilienza |
Trattamento superficiale= Un'importanza particolare su pezzi finiti è
il trattamento superficiale, eseguito da ditte o centri specializzati. Sono numerosi i metodi e gli elementi utilizzati per rendere i pezzi
più resistenti... alla corrosione o rendere le superfici meno rugose ed altri motivi utili al miglioramento della qualità del
prodotto. Per prima cosa da menzionare la
sabbiatura, utile per ripulire i materiali prima di un
trattamento superficiale di cui i più noti sono la
Cromatura dura= Il trattamento di
cromatura dura è utilizzato per conferire spessore ad un particolare meccanico usurato dallo sfregamento o per dare ai particolari meccanici prodotti un’elevata durezza superficiale e capacità di resistenza all’usura o alla corrosione.
La cromatura dura dei particolari
meccanici prodotti garantisce infatti un’elevata riduzione della corrosione e la possibilità di eseguire lavorazioni di rettifica su ogni particolare. E’ un tipo di trattamento molto utilizzato e importante nell’industria meccanica di precisione. Nelle lavorazione su macchine utensili va considerato lo spessore riportato dalla cromatura. La
Zincatura=
Il trattamento di
zincatura elettrolitica si esegue immergendo i metalli in un bagno elettrolitico. Attraverso l’esecuzione del
trattamento di zincatura elettrolitica, è possibile ottenere un deposito di zinco puro ed uniforme: questo alto livello di uniformità è ideale per i piccoli particolari meccanici di precisione, la piccola e media carpenteria in ferro e particolari di minuteria. Il trattamento di zincatura elettrolitica aumenta i livelli di resistenza alla corrosione. Ringhiere per terrazzi sono un esempio di materiale trattato con la zincatura. La
Satinatura chimica=oggetti satinati si trovano un po' ovunque ma non tutti sanno che: Il trattamento di
satinatura chimica consente di rendere opache le superfici metalliche trattate, di eliminare i contaminanti di superficie, di camuffare ed eliminare i difetti della superficie metallica, come graffiature o righe, al fine di ottenere superfici più uniformi.
Brunitura
a caldo e a freddo=La
brunitura dei metalli è particolarmente diffusa nel settore della meccanica di precisione. La
brunitura a freddo o a caldo dei metalli consente di colorare di nero ogni particolare meccanico, non
solo per motivi estetici ma per favorire in modo determinante la sua resistenza alla corrosione. La brunitura a
freddo o a caldo, grazie agli effetti di rifinitura, consente infatti di proteggere ogni tipo di metallo sottoposto a trattamento
superficiale, senza
tuttavia cambiare le dimensioni dei pezzi meccanici in questione. Altri trattamento sono:
Cadmiatura= consiste nel rivestimento dei metalli con uno strato sottile
protettivo di cadmio, attraverso bagno elettrolitico o sistema a spruzzo oppure con immersione in lega cadmio-zinco. Questo tipo di trattamento è particolarmente indicato per proteggere le parti più delicate dalla corrosione. La cadmiatura consente infatti ai particolari meccanici più delicati di resistere alla corrosione e agli agenti atmosferici o chimici. Il cadmio può essere anche lucidato come l’argento. Per macchine destinate ad atmosfere aggressive a causa di salsedini, piogge acide industriali, al fine di combattere la corrosione e garantire una maggiore integrità dei metalli nel tempo.
Fosfatazione=
trattamento di protezione dei metalli tramite il rivestimento con uno strato sottile di fosfato. Per questo motivo, nelle lavorazioni meccaniche andranno considerati questi strati sottili, pertanto, ad esempio: i fori calibrati andranno aumentati di qualche micron per poi essere portati a misura con la fosfatazione. In questo modo viene alterata la superficie del particolare meccanico, al fine di favorire la resistenza alla corrosione e la maggiore adesione della verniciatura. Il trattamento di
fosfatazione viene impiegato su diversi tipi di metalli, ferro e leghe ferrose. La
fosfatazione può essere considerata come la tecnica che permette la massima resistenza alla corrosione ed è ampiamente usata nell’industria automobilistica o armiera. Se eseguita bene i pezzi non dovrebbero sporcare di nero le mani quando vengono manipolati.
Nichelatura chimica e elettrolitica= La
nichelatura elettrolitica così come la nichelatura chimica, è utilizzata per cambiare la superficie dei materiali trattati e
migliorarli in termini di durezza, resistenza alla corrosione, uniformità. Mentre la nichelatura chimica può essere eseguita su
metalli, vetro e plastica e altri, il trattamento di nichelatura elettrolitica si applica solo ai metalli con l’utilizzo di bagni specifici per immersione del metallo e la corrente elettrica. Questo tipo di nichelatura è infatti ideale per la protezione di ogni tipo di metallo, come rame, ferro e diverse leghe metalliche. I trattamenti di nichelatura si suddividono poi in: nichelatura opaca, nichelatura lucida, nichelatura nera, nichelatura satinata.
Ossidazione anodica=
L’ossidazione anodica è un processo elettro-chimico che consiste nella deposito di uno strato protettivo di ossido di alluminio sulla superficie della parte in alluminio trattata.
L’ossidazione anodica può
essere di tipo naturale o dura. Questo tipo di trattamento superficiale dei metalli consente di proteggerli dagli effetti della corrosione.
La qualità ed il livello di protezione dei rivestimenti possono essere inoltre incrementati attraverso il processo elettrolitico di
ossidazione anodica o anodizzazione
che consiste nell’incremento dello spessore dello strato di ossido protettivo. Utilizzato nella meccanica di precisione nel settore
aerospaziale, elettronico, aeronautico, nel settore automobilistico, farmaceutico, tessile, ciclistico e molti altri. L’ossidazione anodica dura consente di conferire all’alluminio e alle leghe leggere una maggiore resistenza all’usura e all’abrasione aumentandone la durezza. Nell’esecuzione dell’ossidazione anodica dura, lo spessore minimo deve essere di almeno 25 – 30 micron e lo spessore ottimale corrisponde a 40 – 50 micron in base al tipo di lega trattata. Altri trattamenti superficiali sono la verniciatura, la deidrogenazione, la lucidatura elettrolitica o meccanica e il
Cheniflon= serve a combattere i problemi di corrosione ed attrito dei metalli.
Questo tipo di trattamento serve per migliorare il livello di antiaderenza, scorrevolezza ed autolubrificazione delle superfici metalliche.
Il Cheniflon garantisce l’uniformità delle superfici trattate e resiste in particolar modo all’usura e agli sbalzi termici.
E' utilizzato per ghisa, acciai legati, inox, ottone e bronzo e leghe alluminio. Per questi motivi, il trattamento cheniflon viene impiegato
in diversi settori come il settore automobilistico, il settore della meccanica e della meccanica di precisione, il settore navale, aerospaziale,
aeronautico. |