Il riscaldamento del metallo può sia indebolirlo che rafforzarlo, a seconda dello specifico processo di trattamento termico applicato.
Trattamenti termici come la ricottura possono ammorbidire il metallo, rendendolo più duttile e meno resistente.
Mentre processi come la tempra per precipitazione o la cementazione possono aumentare la resistenza e la durezza del metallo.
La chiave sta nei processi di riscaldamento e raffreddamento controllati, che possono essere personalizzati per ottenere proprietà specifiche del materiale.
1. Ricottura e addolcimento
La ricottura è un processo di trattamento termico che prevede il riscaldamento del metallo a una temperatura specifica e il successivo lento raffreddamento.
Questo processo viene utilizzato per ridurre la durezza, aumentare la duttilità e rimuovere le tensioni interne.
In questo modo, il metallo diventa più morbido e lavorabile, il che può essere vantaggioso per le operazioni di formatura, ma comporta una riduzione della resistenza.
2. Processi di tempra
Al contrario, processi come la tempra passante, la cementazione e la tempra per precipitazione sono progettati per aumentare la resistenza e la durezza del metallo.
La tempra passante prevede il riscaldamento del metallo e la successiva tempra in acqua o olio per indurlo.
La cementazione aggiunge uno strato superficiale duro e resistente all'usura a un pezzo, mantenendo il nucleo più morbido e resistente.
La tempra per precipitazione prevede il riscaldamento del metallo per far precipitare particelle fini di una seconda fase, che rafforza il metallo.
3. Equilibrio tra resistenza e tenacità
Il trattamento termico può influenzare l'equilibrio tra resistenza (misurata dalla durezza) e tenacità.
L'aumento della resistenza attraverso i processi di tempra può introdurre la fragilità.
Per mitigare questo fenomeno, i pezzi vengono spesso temprati o ritrattati per ridurre la fragilità e ripristinare una certa tenacità.
La quantità di rinvenimento è determinata dall'equilibrio di resistenza e tenacità desiderato nel materiale finale.
4. Trattamenti termici specifici per esigenze specifiche
Per ottenere proprietà specifiche nei metalli si utilizzano diversi trattamenti termici.
Ad esempio, la tempra a induzione o a fiamma può indurire solo un'area del pezzo.
Mentre i trattamenti di distensione sono utilizzati per rimuovere le tensioni dal materiale prima o dopo la lavorazione.
L'austempering e il marquenching aggiungono resilienza (molla) a un metallo.
La ricottura magnetica modifica la permeabilità magnetica.
5. Impatto su leghe diverse
A differenza delle leghe a base di ferro, la maggior parte delle leghe sottoposte a trattamento termico non subisce una trasformazione in ferrite.
Si induriscono invece per precipitazione, un processo spesso definito "indurimento per invecchiamento".
Questo lento processo dipende dalla temperatura e dalla nucleazione ai confini dei grani, che rafforza la matrice cristallina.
6. Trasformazione della martensite
Molti metalli e non metalli presentano una trasformazione in martensite quando vengono raffreddati rapidamente.
Questa trasformazione, che è priva di diffusione, intrappola gli atomi di soluto all'interno del reticolo, creando tensioni di taglio e indurendo il metallo.
Tuttavia, l'effetto varia a seconda della lega: mentre l'acciaio si indurisce, l'alluminio può ammorbidirsi.
7. Applicazioni pratiche
Il trattamento termico è essenziale nella produzione, in quanto migliora le proprietà, le prestazioni e la durata dei metalli.
È fondamentale per il funzionamento di varie apparecchiature e strumenti, in quanto ne migliora la forza, la resistenza all'usura e alla corrosione.
In sintesi, il riscaldamento del metallo può renderlo più debole o più forte, a seconda del risultato desiderato del processo di trattamento termico.
Il riscaldamento e il raffreddamento controllati vengono utilizzati per manipolare le proprietà del metallo, bilanciando forza, durezza, duttilità e tenacità in base alle esigenze di applicazioni specifiche.
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