Acciaio resistente? È questione di tempra!

Un acciaio si rende più o meno interessante, soprattutto in considerazione dell’impiego a cui lo destini, per le caratteristiche meccaniche. La richiesta è sempre la stessa: ottimizzare! Niente paura! Con i trattamenti termici, a cominciare dalla tempra, si può rispondere al meglio: scopri come grazie a questo articolo!

Acciaio di ottima durezza e resistenza, ecco come

Le caratteristiche meccaniche “decretano”, con la perentorietà di una legge, l’idoneità del materiale agli utilizzi più diversi che il mercato può richiedere. Tanto per fare un esempio: ad uno strumento da taglio si richiede una spiccata resistente all’usura dovuta all’utilizzo. Questa ragione è sufficiente per orientarsi, nella realizzazione, su un acciaio di buona durezza e tenacità. Se la cattiva notizia è che queste caratteristiche sono deboli o assenti, eccone una buona:

• su semilavorati di acciaio
• su prodotti finiti con sovrametallo
• su tutti i particolari sottoposti a sollecitazioni meccaniche

è possibile intervenire e incrementare la durezza attraverso il trattamento termico denominato tempra.

Una volta effettuati tutti i passaggi previsti dal trattamento di tempra, l’acciaio sarà caratterizzato da una struttura contenente un eccesso di atomi di carbonio. Restando inclusi nel reticolo, non avendo avuto il tempo necessario per uscirne, questi causano l’aumento di durezza e di resistenza a trazione dell’acciaio, semplicemente perché hanno il potere di limitare lo scorrimento dei cristalli.

Come temprare l’acciaio: 6 step per 1 (ottimo) risultato

A partire dalle lame dei coltelli per arrivare alle fusioni, passando per tubi e forgiati, la tempra è, tra i trattamenti termici, probabilmente il più conosciuto e anche il più praticato.

Effettuabile su diversi tipi di leghe metalliche e soprattutto sugli acciai, ne incrementa la durezza. Alla durezza, come l’esperienza ci mostra, si associano poi:

• Aumento della resistenza a trazione,
• Aumento del limite di elasticità.

È pur vero che la resilienza diminuisce, ma si attesta – grazie alla tempra – su un valore proporzionalmente elevato in confronto ai dati di partenza.

Ma, in termini pratici, come si esegue la tempra degli acciai?

Ho predisposto, per avere comodamente sott’occhio l’intero ‘protocollo’, questo elenco delle sei diverse fasi della lavorazione, analizzandone ognuna nel dettaglio:

1. Controllare la percentuale di carbonio dell’acciaio
   Proprio come il carbone o la grafite si trasformano in diamanti quando sottoposti alle alte temperature e alla pressione all’interno terra, il processo di indurimento fa cristallizzare la struttura del carbonio. È la quantità di carbonio presente nell’acciaio a individuarne diverse tipologie:
   • Acciaio ad alto contenuto di carbonio (ad esempio, leghe come l’acciaio inox) contiene circa l’1% di carbonio ed è ideale per l’indurimento ottenibile con la tempra.
   • Acciaio con un contenuto medio di carbonio, fra lo 0,7% e lo 0,8%: può essere indurito, ma solo se in lega con altri materiali per un processo accurato.
   • Acciaio detto ‘dolce’, con un contenuto di 0,4% o meno: non è possibile indurirlo direttamente. Rivestito con altri materiali che lo induriscono, viene sottoposto ad un processo chiamato “indurimento di superficie”.
2. Scaldare l’acciaio
   Si comincia scaldando il materiale lentamente e ovunque. In seguito, il calore deve essere concentrato in particolare sulla zona da indurire, fino a renderla incandescente.
3. Temprare l’acciaio in un fluido
   A questo punto, il metallo incandescente dev’essere immerso in un liquido o in un gas che in tempi rapidi ne abbassi la temperatura. Tra vantaggi e svantaggi, si possono usare diversi liquidi in questa fase:
   • acqua fredda
     è sempre immediatamente a disposizione, ma può corrodere l’acciaio. L’eventuale formazione di bolle può inoltre causare un rallentamento al processo di raffreddamento, causando anche punti deboli nell’acciaio. Una buona idea, per quanto semplice, è agitare l’acqua per prevenire le bolle.
   • acqua salata
     poiché fa scoppiare le bolle più in fretta, il sale agisce più rapidamente dell’acqua fredda. Ma l’acqua salata è corrosiva e deve essere risciacquata immediatamente.
   • oli minerali, di semi di cotone o di balena
     agiscono con maggior lentezza rispetto all’acqua, conferiscono minore durezza, ma garantiscono una minore fragilità del metallo. Il processo dev’essere controllato con molta attenzione vista l’inevitabile presenza di vapori, schizzi e sversamenti oltre al potenziale pericolo d’incendio.
   • polimeri di glicole uniti all’acqua
     soluzione intermedia fra l’acqua pura e gli oli,sono meno corrosivi dell’acqua pura e hanno meno probabilità di prendere fuoco, ma la percentuale di glicole nell’acqua incide sui tempi di raffreddamento e deve essere costantemente monitorata per assicurare dei buoni risultati.
   • la tempra criogenica, infine, si utilizza per prevenire la formazione dei punti deboli e perché l’acciaio raggiunga durezze molto spiccate. È una procedura naturalmente adatta agli acciai ad alto contenuto di carbonio, sconsigliabile per quelli a medio contenuto.
4. Pulire l’acciaio
   La pulizia è essenziale per rimuovere i residui del liquido di raffreddamento e preparare l’acciaio ad essere normalizzato. Se nella fase di tempra è stato usato un liquido diverso dall’acqua, l’acqua può essere ora usata per la pulizia. In caso contrario, sarà bene preferire un prodotto come la tela da smeriglio, leggermente abrasivo.
5. Provvedere ad una nuova fase di riscaldamento del metallo
   Una fornace, o un bagno di olio con un mix di sodio e nitrato di potassio, oppure di piombo, potranno accogliere l’acciaio che si avvia, grazie al calore, alla normalizzazione. La fase è molto importante anche perché prevede che all’acciaio venga sottratta anche la fragilità residuata dal processo di indurimento. Gli acciai in lega richiedono temperature più alte rispetto a quelli carbonati; la temperatura determina direttamente la durezza; più alta è la temperatura, più l’acciaio sarà morbido, ma più resistente. In fase di normalizzazione, la superficie del metallo si colora per effetto della temperatura raggiunta, oscillando dal giallo paglierino dei 200 °C fino al viola dei 300 °C, dando chiare indicazioni riguardo all’utilizzo finale.
6. Lasciar raffreddare
   A questo punto, diversamente dal processo di tempra che necessita di un rapido raffreddamento, si decide se raffreddare velocemente o lentamente l’acciaio date le proprietà finali richieste. Dopo la normalizzazione, le leghe d’acciaio si infragiliscono e dovrebbero quindi essere raffreddate lentamente.

Per ogni acciaio, a seconda della composizione (e non solo del contenuto di carbonio) esistono una temperatura e una modalità di tempra specifica. Non meno importante della tempra è il successivo processo di rinvenimento: conclusa la tempra, il pezzo è ancora una volta scaldato e poi raffreddato.

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Usato nelle costruzioni, nella manifattura di utensili, di pezzi di macchinari, l’acciaio è particolarmente esposto all’usura. È ampiamente dimostrato che i trattamenti termici, cui SteelBetter si dedica in maniera prioritaria, si dimostrano efficaci nel prevenire lo scadimento delle prestazioni e in generale nel prolungare l’età di esercizio del metallo.

Pensando ad uno strumento da taglio, appare evidente che dovrà possedere buona durezza e tenacità per resistere all’usura da utilizzo. Le caratteristiche meccaniche, insomma, decretano sia la qualità dell’acciaio sia la sua attitudine per i diversi impieghi. E sulle caratteristiche meccaniche si può intervenire: in SteelBetter lo faremo al tuo fianco, ascoltando le tue esigenze e studiando come ottenerle a partire dal materiale di base.

In SteelBetter siamo da sempre molto attenti alla provenienza e alla lavorazione dell’acciaio perché la nostra mission è assisterti mentre lo utilizzi, garantendo, con il ricorso alle nostre competenze e alle nostre metodologie, il miglior futuro (e mercato) possibile alla produzione. Passare dalle parole ai fatti è molto importante nel nostro mondo… aspetto solo una tua chiamata!