Il processo: fasi del trattamento
L’indurimento per precipitazione sfrutta il principio secondo cui la solubilità di alcuni elementi della lega si riduce al diminuire della temperatura. Per poter ottenere il risultato desiderato sono necessari tre passaggi: ricottura di solubilizzazione, spegnimento e invecchiamento, durante il quale avviene la precipitazione vera e propria.
Ricottura di solubilizzazione (ricottura di diffusione, omogeneizzazione)
Affinché possa aver luogo la successiva precipitazione, tutti gli elementi richiesti devono prima essere presenti in forma solubilizzata. Per questo si esegue la ricottura di solubilizzazione. In questa fase è fondamentale la giusta temperatura. La temperatura deve essere abbastanza alta da impedire che rimangano particelle grossolane, ma non troppo alta, altrimenti i componenti della struttura si fondono rendendo impossibile l’ulteriore lavorazione.
Questo processo può durare da qualche minuto a diverse ore, a seconda delle dimensioni del componente, della struttura fine o grossa, del tipo di lega e della lavorazione del semilavorato (ad es. fucinato, pressato, ecc.).
INFORMAZIONI: Dispersoidi
I cosiddetti dispersoidi precipitano già durante la ricottura di solubilizzazione. Queste particelle impediscono le dislocazioni lungo il confine di grano controllando così la ricristallizzazione. Per le loro dimensioni e il loro basso contenuto nel materiale, esse determinano un aumento trascurabile della resistenza.
Segue quindi lo spegnimento in un mezzo adatto, che può essere acqua od olio, ma anche gas o aria compressa. Il mezzo di spegnimento dipende dal materiale. Lo spegnimento impedisce la diffusione e conferisce al cristallo misto una condizione monofase, supersatura e metastabile.
Invecchiamento
Nell’ultimo passaggio ha luogo la precipitazione vera e propria, ossia l’invecchiamento. La temperatura determina la durata e il tipo di precipitazione. Fattori come la germinazione e la maturità di precipitazione possono essere adattati.
La temperatura corretta per la precipitazione dipende principalmente dalla lega di cui è composto il materiale. Per le leghe di alluminio sono richieste temperature tra 150 °C e 190 °C, per l’acciaio maraging tra 450 °C e 500 °C.
Mentre la diffusione ovvero la precipitazione è accelerata dall’incremento di temperatura, il cristallo misto monofase supersaturo si trasforma in una lega bifase.
La prima fase è la matrice - dipende dal volume e solitamente costituisce la frazione più grande. La seconda fase neoformata è il precipitato – una struttura omogenea di tanti piccoli precipitati che possono essere regolati in maniera mirata.
Panoramica dei vantaggi
L’indurimento per precipitazione avviene a temperature relativamente basse rispetto ad altri processi di tempra. Pertanto si crea una deformazione minima.
Requisiti
L’indurimento per precipitazione è possibile solamente per le leghe che soddisfano i seguenti requisiti:
- Almeno un elemento della lega deve essere in grado di formare cristalli misti con il metallo di base.
- Gli elementi della lega devono presentare una solubilità nel metallo base decrescente man mano che la temperatura diminuisce.
- La temperatura di precipitazione deve supportare una forza motrice e una velocità di diffusione sufficienti per una germinazione adeguata.
- Una distribuzione omogenea dei precipitati nel materiale è importante per impedire una coagulazione alla temperatura di utilizzo.
Indurimento per precipitazione di leghe in alluminio
L’indurimento per precipitazione svolge un ruolo importante soprattutto per le leghe di alluminio, in quanto queste non sono temprabili mediante formazione di martensite. Invece che alla trasformazione polimorfa devono quindi affidarsi all’indurimento per diffusione.
Con questo processo vengono induriti, ad esempio, i rivetti in duralluminio. Il duralluminio è composto, oltre che da alluminio, da un 4% di rame e un 1% di magnesio. La ricottura di solubilizzazione viene eseguita a una temperatura compresa tra 495 °C e 505 °C. Allo spegnimento fa seguito l’invecchiamento, che serve a raggiungere la resistenza finale. Può avvenire mediante invecchiamento naturale a temperatura ambiente o mediante invecchiamento artificiale. Le leghe di alluminio induribili per precipitazione sono suscettibili alla corrosione, in quanto non può formarsi uno strato di ossido chiuso. Un trattamento criogenico a -18 °C può ritardare l’indurimento per precipitazione garantendo così tempi di lavorazione più lunghi.
Materiali idonei
Il requisito per l’indurimento per precipitazione è sempre una ricottura di solubilizzazione. Nello stato solubilizzato, sono adatti all'indurimento per precipitazione i seguenti materiali: acciai inossidabili speciali (ad es. acciaio maraging 1.4542), alluminio (ad es. duralluminio), titanio, leghe di bronzo ed altri metalli non ferrosi.
Informazioni preliminari sull’indurimento per precipitazione
Le seguenti informazioni ci aiutano a sottoporvi un’offerta accurata per l’indurimento per precipitazione:
- Denominazione del materiale, inclusa la relativa scheda dati, se disponibile
- Dimensioni del componente
- Informazioni sulle condizioni della struttura – il pezzo deve essere stato sottoposto a ricottura di solubilizzazione; questa condizione può però venir meno a causa di fattori meccanici e termici
Dimensioni dei forni
Trattamento in forno a circolazione d’aria con raffreddamento in aria:
Ø 1010 x 1000 mm
Trattamento in forno a gas protettivo / sottovuoto con raffreddamento con azoto:
1200 x 1500 x 800 mm
Sedi dei processi
Nella nostra mappa delle sedi potete vedere i trattamenti offerti dai vari stabilimenti Härtha.