Per trattamento termico dei metalli si intende il ciclo di lavorazione che combina fasi controllate di riscaldamento, permanenza e raffreddamento, finalizzate a modificare la microstruttura del metallo e a ottimizzarne le proprietà meccaniche e tecnologiche.
Per eseguire correttamente questi trattamenti dei metalli è necessario conoscere il comportamento del metallo alle diverse temperature e le trasformazioni microstrutturali che ne derivano, così da gestire correttamente tempi e velocità dei cicli termici.
Il risultato finale dipende dalla corretta combinazione di temperatura, durata del trattamento e velocità di raffreddamento, che determinano le proprietà meccaniche del metallo.
I principali trattamenti termici
Ci sono diversi tipi di trattamenti termici utilizzati nell'industria. Alcuni dei principali includono:
Tempra
La tempra è un trattamento termico che consiste nel riscaldamento del metallo all’intervallo di austenitizzazione, seguito da un raffreddamento rapido in olio, acqua, soluzioni polimeriche, gas in pressione o pressa, in funzione delle esigenze applicative.
Questo processo è utilizzato per aumentare la durezza e la resistenza del metallo. Scopri di più sulla tempra in olio e sulla tempra sottovuoto.
Rinvenimento
Il rinvenimento è il processo di riscaldare il metallo a temperature inferiori al punto di fusione dopo la tempra. Questo processo riduce le tensioni residue generate dalla tempra, stabilizza le proprietà meccaniche e permette di ottenere il corretto equilibrio tra durezza e duttilità del metallo.
Ricottura
La ricottura è un trattamento termico che coinvolge il riscaldamento del materiale a temperature elevate seguito da un raffreddamento controllato. Questo processo migliora la duttilità e la lavorabilità del metallo.
Le principali varianti di ricottura includono la ricottura isotermica, la ricottura di ricristallizzazione, la ricottura globulare subcritica, la ricottura di distensione, la ricottura di lavorabilità e la ricottura magnetica.
Scopri di più sulla ricottura magnetica.
Normalizzazione
La normalizzazione è simile alla ricottura ma prevede un raffreddamento in aria.
Questo processo migliora l’omogeneità della microstruttura, uniforma le proprietà meccaniche e prepara il metallo ai successivi processi meccanici o termici.
Cementazione
La cementazione è un trattamento termochimico che arricchisce di carbonio lo strato superficiale del metallo, aumentandone durezza e resistenza all’usura. È spesso utilizzata per aumentare la resistenza all'usura di componenti.
Tra i trattamenti termici rientrano anche la bonifica (tempra e rinvenimento), la solubilizzazione e l’invecchiamento, particolarmente utilizzati per acciai legati e leghe leggere come l’alluminio.
I trattamenti termici vengono applicati su acciai al carbonio, acciai legati, ghise e leghe di alluminio.
Benefici e vantaggi dei trattamenti termici
Gli obiettivi principali del trattamento termico possono variare in base al tipo di materiale e alle specifiche applicazioni. Tuttavia, ci sono alcune finalità comuni che caratterizzano questo processo:
Miglioramento della resistenza meccanica
Questo è spesso ottenuto attraverso la trasformazione strutturale del materiale, che rende la sua struttura più compatta e dura. Il raffreddamento rapido dopo il riscaldamento può produrre microstrutture ad alta durezza, come la martensite, aumentando la resistenza del metallo all’usura e agli sforzi meccanici.
Miglioramento della durezza
il trattamento termico può essere utilizzato per aumentare la durezza di un materiale. Ad esempio, il rinvenimento è un processo che coinvolge il riscaldamento del materiale a temperature inferiori al suo punto di fusione, seguito da un raffreddamento controllato. Il trattamento termico permette di modulare il rapporto tra durezza e duttilità, ottenendo metalli resistenti e allo stesso tempo stabili in esercizio.
Aumento della duttilità
In alcune applicazioni, è importante rendere un materiale più duttile per resistere a deformazioni senza rompersi. Il trattamento termico può essere utilizzato per ottenere questo obiettivo. Ad esempio, Il processo di ricottura migliora la duttilità e la capacità del metallo di deformarsi senza rompersi, rendendolo più adatto alle successive lavorazioni meccaniche.
Miglioramento della resistenza all'usura
La resistenza all'usura è fondamentale in molte applicazioni industriali. Il trattamento termico può essere utilizzato per aumentare la resistenza di un materiale all'usura, spesso tramite la formazione di strati superficiali più duri o resistenti.