L'ossidazione nel trattamento termico è un problema importante a causa del suo impatto sulle proprietà superficiali dei metalli.
È causata principalmente dalla reazione dei metalli con l'ossigeno e altri gas reattivi ad alte temperature.
Questa reazione porta alla formazione di strati di ossido sulla superficie del metallo, che possono alterarne le proprietà, rendendolo più duro o più morbido.
L'entità dell'ossidazione può essere intensificata dalle alte temperature, che accelerano la velocità di reazione tra il metallo e i gas atmosferici.
Spiegazione dettagliata:
1. Reazione con i gas atmosferici
Quando i metalli vengono riscaldati, diventano più reattivi.
La presenza di ossigeno, umidità e altri gas nell'aria può portare all'ossidazione.
L'ossigeno reagisce con la superficie del metallo formando ossidi metallici, che possono modificare le proprietà superficiali del metallo, come la durezza o il colore.
Ciò è particolarmente problematico in processi come la ricottura, la sinterizzazione e la brasatura, in cui è fondamentale un controllo preciso delle proprietà del metallo.
2. Effetti delle alte temperature
L'applicazione del calore non solo rende il metallo più reattivo, ma aumenta anche la mobilità degli atomi all'interno del metallo, facilitando il processo di ossidazione.
Le alte temperature possono anche causare la rottura degli strati di ossido esistenti, esponendo il metallo fresco a un'ulteriore ossidazione.
Per questo motivo i processi ad alta temperatura sono più suscettibili ai problemi di ossidazione.
3. Tecniche di prevenzione
Per mitigare l'ossidazione, vengono impiegate diverse tecniche:
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Trattamento termico sotto vuoto: Eliminando tutta l'aria e gli elementi reattivi in una camera a vuoto, i metalli possono essere riscaldati senza esposizione all'ossigeno o ad altri gas reattivi. Questo metodo è particolarmente efficace per i metalli altamente reattivi alle alte temperature, come il titanio.
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Trattamento termico in atmosfera controllata: Si tratta di sostituire l'aria nella camera di trattamento termico con un'atmosfera non reattiva come l'azoto o l'argon. Questi gas non reagiscono con il metallo, impedendone l'ossidazione.
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Atmosfere di idrogeno: L'idrogeno può reagire con l'ossigeno presente, rendendolo non reattivo con il metallo. Questo metodo è efficace ma potrebbe non essere adatto a tutti i metalli, soprattutto a quelli che reagiscono con l'idrogeno.
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Bagni di sale fuso: Alcuni trattamenti termici vengono eseguiti in bagni di sali fusi non reattivi, che possono fornire un ambiente protettivo contro l'ossidazione.
4. Impatto sulle proprietà del metallo
L'ossidazione può portare alla formazione di uno strato superficiale sul metallo con proprietà diverse da quelle del materiale in massa.
Il risultato può essere un componente non uniforme in termini di durezza o altre proprietà meccaniche, che può influire sulle prestazioni e sulla durata.
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