Caratteristiche metallurgiche e meccaniche al top
Chi è un cliente soddisfatto? È quel cliente che ti si affeziona perché sa che, se si parla delle caratteristiche metallurgiche e meccaniche che gli stanno a cuore, tu sai come garantire risultati precisi e ripetibili.
Per quanto alto come obiettivo, dev’essere assolutamente raggiunto. Bisogna garantire un prodotto che sia non soltanto di eccellente qualità. Bisogna garantire un prodotto, un componente, su cui non si riscontrino tracce di formazione di ossidazione né di decarburazione.
Come conviene muoversi? Qui provo a dare delle indicazioni: essendo parte in causa io tendo naturalmente a raccomandare la scelta dei trattamenti termici più adeguati. Ma oggi vorrei anche suggerirti – e ti chiedo qualche minuto del tuo tempo per questo tema – di prendere in seria considerazione una grossa mano arriva dall’impiego di impianti ad atmosfera controllata. Sono sempre più diffusi, e un motivo deve ben esserci!
In cosa consiste l’atmosfera controllata?
Se non ne hai mai sentito parlare, si tratta di un processo di sottrazione dell’ossigeno presente nell’aria tramite il controllo simultaneo, in un determinato ambiente, di alcuni elementi quali:
- le percentuali dei gas presenti nell’atmosfera (ossigeno, idrogeno, azoto e anidride carbonica),
- la temperatura,
- l’umidità.
Da dove arriva questo processo? Per scorgere i primi passi della ricerca sull’atmosfera controllata bisogna risalire addirittura al 1821. In quell’anno, il fisiologo Frédéric Bérard pubblica il suo saggio “Doctrine médicale de l’école de Montpellier”. Nell’opera si riferiva come nei frutti conservati in ambienti a basso tenore d’ossigeno i processi metabolici evidenziassero una considerevole riduzione.
Soltanto nel primo Novecento, però, grazie al lavoro di due ricercatori statunitensi, Kidd e West, il concetto di atmosfera controllata ricevette una sua precisa definizione scientifica. E ancora avrebbe dovuto passare mezzo secolo affinché si trovassero, sia in Europa sia negli Stati Uniti d’America, delle applicazioni commerciali per l’atmosfera controllata.
Oggi, vediamo come ogni componente possa ambire all’eccellenza. Negli impianti più tecnologici è ormai possibile effettuare durante l’intero processo un controllo certificato dei vari componenti in acciaio che vengono preparati per un ciclo di vita estremo, a prescindere dalla funzione più o meno usurante e dal settore industriale cui sono destinati.
Un brevissimo excursus sulla tempra
La tempra, il più noto e probabilmente il più praticato dei trattamenti termici, permette al pezzo di acquisire dopo il trattamento determinate caratteristiche meccaniche come durezza, resistenza meccanica e resilienza.
Sintetizziamo. Durante il processo di tempra, si compiono le seguenti fasi:
- austenitizzazione: il metallo viene portato ad una temperatura massima (in funzione del materiale trattato) fino a raggiungere lo stato fisico di austenite;
- raffreddamento: la temperatura passa da quella raggiunta in fase di austenitizzazione a 20 °C. È un passaggio critico, perché un raffreddamento drastico può causare tensioni nel metallo tali da rendere fragile il pezzo e provocare rotture e distorsioni anomale.
Al termine del processo di tempra, il materiale trattato viene definito martensitico (tempra martensitica). Per raggiungere le caratteristiche fisiche desiderate si effettuano due o più cicli di rinvenimento, in conformità con quanto previsto dai fornitori di acciaio. In questa fase la temperatura del forno viene nuovamente alzata ad un livello intermedio per una o più volte permettendo al pezzo di raggiungere le caratteristiche desiderate.
▲ Tempra sottovuoto
L’acciaio, come ad esempio l’1.2343 per lavorazioni a caldo (stampi), molto utilizzato nella realizzazione delle matrici, viene sempre trattato in forni sottovuoto. Il forno sottovuoto garantisce, infatti, che si riducano le possibilità di distorsioni sul pezzo. Ecco perché: in un forno sottovuoto la temperatura è uniforme in tutta la camera del forno (differenza massima di 2 °C).
Proprio per questa caratteristica questo trattamento è tassativo per stampi di piccole e grandi dimensioni. La seconda fase – quella di raffreddamento – viene effettuata attraverso l’investimento dei pezzi nel forno con un flusso di azoto introdotto con una pressione fino a 6 bar, raffreddato attraverso uno scambiatore di calore ad acqua.
▲ Tempra in atmosfera controllata
Nel panorama generale della tempra, un posto speciale ha quella che si effettua nei forni ad atmosfera controllata. In questi forni, il raffreddamento avviene attraverso la drastica immersione della carica prelevata dal forno in un bagno di sale speciale fuso. Il processo è particolarmente adatto agli acciai non autotempranti.
Quindi, cosa e perché trattare in atmosfera controllata?
La domanda è più che lecita, ma la risposta può stupire tanto è semplice. Se la regina dei trattamenti termici, la tempra, viene eseguita in atmosfera controllata il risultato sarà che la superficie dei pezzi in acciaio non risulterà danneggiata dall’ossidazione.
Ma non solo, perché la tempra in atmosfera controllata fa aumentare:
- la resistenza,
- la plasticità e
- la durezza dei componenti.
Il successivo rinvenimento regola il grado di durezza desiderato e aumenta così la durata e la vita utile dei componenti.
Un’atmosfera particolare per dei risultati ottimali
Nei forni con atmosfere controllate si crea – grazie a una ben determinata composizione chimica – un’atmosfera particolare in grado di preservare il materiale metallico da ossidazione superficiale (atmosfera inerte) o di alterare la composizione chimica superficiale della lega mediante un processo termochimico di diffusione (atmosfera di cementazione).
Le atmosfere inerti sono a base di azoto, oppure di elio o argo; le atmosfere di cementazione sono a base di CO+CO2 oppure di CH4+H2 (per carbocementazione); di N2+H2 (per nitrurazione); di CO+CO2+N2 (per carbonitrurazione). Le atmosfere a base di H2 si dicono riducenti. Le atmosfere controllate vengono preparate in appositi generatori a partire da gas di petrolio; possono essere di tipo endotermico e di tipo esotermico.
Inoltre, con l’impiego di forni ad atmosfera controllata è possibile adeguare le caratteristiche meccaniche del materiale e del prodotto finito alle esigenze del cliente (durezza, resistenza a trazione, allungamento a rottura, rilascio tensioni interne residue etc.).
Pezzi di qualità costante nel tempo: ci vuole il know how SteelBetter
Ora sbizzarriamoci! Immagina ora di poter effettuare non solo la tempra, ma uno qualsiasi (quello che ti serve) tra tutti i trattamenti termici possibili. Permettimi di elencarli, in SteelBetter siamo orgogliosi di poter mostrare il nostro ‘menu’:
- tempra e rinvenimento acciai medio ed alto legati
- bonifica
- normalizzazione
- ricottura
- ricristalizzazione
- solubilizzazione
- bonifica di lavorabilità
- tempra acciai per stampa
- tempra acciai inox martensitici
- trattamento degli acciai indurenti per precipitazione
Il denominatore comune tra tutte queste voci è che ogni trattamento può essere effettuato in impianti del tutto automatizzati con sistemi di gestione computerizzati, capaci di controllare mediante sofisticati algoritmi interni, tutte le fasi, unendo all’elevata produttività un’assoluta ripetitività dei processi.
Per assicurare un prodotto qualitativamente costante nel tempo abbiamo scelto di basare l’attività di SteelBetter sull’eccellenza tecnologica e sulla continua ricerca di soluzioni innovative e globali per il trattamento termico. Sono scelte che hanno dato i loro frutti e oggi possiamo accoglierti in azienda prendendo in esame le tue richieste. Ma io sono a disposizione anche per toglierti ogni dubbio, se dovessi averne, in una telefonata o per email.
Grazie alla professionalità in cui crediamo e all’esperienza che abbiamo visto crescere insieme alle tante collaborazioni sviluppate negli anni con i nostri clienti, siamo tranquillamente in grado di guidarti nella scelta delle giuste soluzioni per quei prodotti di elevato valore tecnologico che ti vengono richiesti.
La particolare attenzione che siamo soliti riservare al risparmio energetico ha sempre fatto di noi degli sperimentatori instancabili di tecnologie diversificate. Le testiamo cercando di verificare come e con quanta efficacia contribuiscano all’aumento del rendimento termico globale e – in ultima analisi – alla riduzione del costo del trattamento.