Tempra
Trattamento termico di tempra
Il trattamento termico di tempra consiste nel riscaldare il pezzo a una determinata temperatura detta temperatura di tempra e quindi nel raffreddarlo velocemente per immersione in un fluido.
La tempra conferisce agli acciai la struttura denominata martensite.
Prima di iniziare a studiare il ciclo termico del trattamento termico di tempra, ricordiamo che:
- il punto critico A1 rappresenta la temperatura alla quale avviene, durante il riscaldamento, la trasformazione della perlite in austenite;
- il punto critico A3 rappresenta - per gli acciai ipoeutettoidi - la temperatura alla quale avviene, durante il riscaldamento, la trasformazione della ferrite in austenite.
Detto questo, il ciclo termico del trattamento termico di tempra prevede le seguenti tre fasi:
- riscaldamento lento fino ad una temperatura di 40-50°C superiore alla temperatura critica A3 per gli acciai ipoeutettoidi e di 40-50°C alla temperatura critica A1 per gli acciai ipereutettoidi;
- permanenza a tale temperatura allo scopo di ottenere la struttura austenitica in tutta la massa del pezzo (cambiamento del ferro α in ferro γ);
- raffreddamento rapido allo scopo di ottenere la struttura martensitica.
Diagramma di un ciclo termico di tempra: in ascissa è riportata la durata del ciclo termico (s) mentre in ascissa è riportata la temperatura (°C).
Fase di riscaldamento
Il riscaldamento viene effettuato in forni termostatati; allo scopo di evitare che il metallo caldo si ossidi, si introducono all'interno del forno pezzi di carbone vegetale che sottraggono all'ambiente interno tutto l'ossigeno.
La temperatura del riscaldamento è fondamentale per la buon riuscita dell'operazione. Non deve essere né troppo bassa (in quanto la trasformazione in austenite non avviene) né troppo alta (l'acciaio si surriscalda e i cristalli, ingrossandosi, si saldano tra loro).
Fase di permanenza
Il pezzo deve rimanere in forno per un tempo necessario fino a quando la struttura austenitica non si sia formata anche nel cuore del pezzo stesso.
È stato calcolato che per ogni 25 mm di spessore del pezzo è necessario un tempo di permanenza in forno di circa 60 minuti. È quindi chiaro che il tempo di permanenza dipende dallo spessore del pezzo.
Fase di raffreddamento
L'operazione di raffreddamento consiste nella immersione istantanea del pezzo ancora caldo in un liquido refrigerante.
Durante l'immersione del pezzo caldo nel liquido refrigerante si sviluppano vapori che aderiscono alla superficie del pezzo impedendone il rapido raffreddamento. Per evitare tale fenomeno - durante l'immersione - il pezzo deve essere agitato fortemente.
I mezzi impiegati nel raffreddamento sono diversi; i più usati sono olio e acqua.
Caratteristiche impartite dal trattamento di tempra
In seguito al trattamento termico di tempra si hanno le seguenti modifiche delle proprietà tecnologiche del materiale:
- aumento della durezza;
- aumento della resistenza alla rottura;
- diminuzione della resilienza;
- diminuzione dell'allungamento percentuale.
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