TRATTAMENTI TERMICI

I trattamenti termici sono procedure che vengono eseguite su materiali grezzi, semilavorati o pezzi finiti con la finalità di modificare le caratteristiche meccaniche e tecnologiche degli acciai. Questi trattamenti consistono in cicli termici di riscaldamento, mantenimento in temperatura e successivo raffreddamento dei materiali effettuati mediante l’impiego di appositi forni industriali.

Una classificazione molto generale dei trattamenti termici può essere fatta riferendosi alla temperatura alla quale si effettua la fase di mantenimento:

  • trattamenti che prevedono il superamento dei punti critici dell’acciaio
  • trattamenti che rimangono al di sotto dei punti critici

 

La differenza tra i due tipi di trattamento risiede nella possibilità di ottenere o meno una trasformazione strutturale dell’acciaio come conseguenza del superamento della temperatura di transizione dalla fase ferro-α  alla fase ferro-γ del diagramma Fe-C.
Se il trattamento comporta il superamento dei punti critici, la struttura originaria si trasforma in austenite e, durante il successivo raffreddamento, si ottengono diverse strutture finali in funzione della curva di raffreddamento utilizzata. In generale le microstrutture ottenibili sono costituite da un misto di ferrite, perlite, bainite, martensite e cementite (per acciai con elevato tenore di carbonio).

Nel caso di trattamenti subcritici, la struttura di partenza rimane sostanzialmente invariata e le modificazioni ottenibili riguardano solo le caratteristiche meccaniche e morfologiche dell’acciaio.

Trattamenti che prevedono il superamento dei punti critici:

  • tempra
  • normalizzazione
  • ricottura completa
  • ricottura isotermica
  • ricottura globulare

Lo scopo della tempra è di ottenere una microstruttura prevalentemente martensitica in modo da conferire all’acciaio elevata durezza e resistenza meccanica.
I trattamenti di normalizzazione e ricottura servono per conferire all’acciaio una microstruttura di ferrite e perlite (acciai ipoeutettoidici, con percentuale di carbonio inferiore a 0.77%) o di perlite e cementite (acciai ipereutettoidici, C>0.77%).
Trattamenti che prevedono di rimanere al di sotto dei punti critici:

  • ricottura subcritica
  • rinvenimento

Nella definizione di ricottura subcritica sono comprese diverse tipologie di trattamenti, quali le ricotture di lavorabilità, le distensioni e le ricotture di ricristallizzazione. Questi processi sono eseguiti su acciai già dotati di struttura ferritico-perlitica o di perlite e cementite e possono avere un duplice scopo: migliorare la lavorabilità alle macchine utensili e ridurre le tensioni residue indotte da precedenti lavorazioni.
Il trattamento di rinvenimento viene invece eseguito su strutture di tipo martensitico con l’obiettivo di incrementare la tenacità dell’acciaio e di attenuare le tensioni residue provocate da un precedente trattamento di tempra ottenendo un buon compromesso tra caratteristiche meccaniche e durezza.
Il trattamento ottenuto eseguendo una normalizzazione seguita da una ricottura di lavorabilità prende il nome di “rigenerazione”.
Il duplice ciclo termico che consiste in un trattamento di tempra seguito da un successivo rinvenimento viene denominato “bonifica”.

Oltre ai trattamenti definiti in relazione al superamento o meno dei punti critici, esiste una ulteriore categoria di trattamenti di tipo termochimico i quali esercitano il loro effetto solo nella zona superficiale dei pezzi trattati. A questo gruppo appartengono la tempra superficiale, la cementazione e la carbonitrurazione. Sono trattamenti in atmosfera controllata che, aggiungendo carbonio dall’esterno e sfruttando il processo di diffusione, hanno lo scopo di ottenere elevati valori di durezza superficiale e ottima resistenza all’usura.