La ricottura si suddivide in tre fasi diverse.

Fase 1: riscaldamento iniziale

La prima fase è il riscaldamento iniziale durante il quale il pezzo viene riscaldato alla temperatura di ricottura fino al cuore. In questa fase occorre tenere conto della velocità di riscaldamento specifica dei singoli materiali.

Fase 2: mantenimento

La seconda fase è chiamata mantenimento. Il componente viene mantenuto alla temperatura di ricottura in modo da consentire la compensazione termica nell’intero pezzo. In questa fase è inoltre possibile bilanciare i processi fisici e chimici desiderati. Il tempo di mantenimento necessario dipende dal tipo di materiale, dalla forma del componente e dalla posizione nel forno di ricottura.

Fase 3: raffreddamento

L’ultima fase prevede il raffreddamento dei pezzi. Il componente viene raffreddato a temperatura ambiente. Anche in questa fase la velocità può avere un ruolo importante. A questo punto il processo di ricottura può dirsi concluso.

Didascalia: Colori per la ricottura dell’acciaio

Trattamenti termici più complessi

Se per un materiale vigono requisiti di qualità particolarmente elevati, potrebbe essere necessario suddividere ulteriormente le tre fasi di ricottura. Per alcuni tipi di materiali sono previsti trattamenti anche in nove fasi. In questo caso si parla dei cosiddetti programmi di ricottura. Tuttavia il termine programma di ricottura viene usato anche per diversi processi di ricottura in successione di prodotti differenti o dello stesso pezzo.

Distinzione dei processi di ricottura

La ricottura si suddivide nei seguenti processi:

• Ricottura di normalizzazione
• Ricottura di lavorabilità
• Ricottura globulare
• Ricottura di distensione
• Ricottura a grana grossa
• Ricottura di ricristallizzazione
• Ricottura di diffusione o ricottura di omogeneizzazione
• Ricottura a effusione di idrogeno

La normalizzazione degli acciai è chiamata anche ricottura di normalizzazione. In questo processo si verifica la distribuzione uniforme di una struttura di cristalliti a grana fine su tutto il pezzo. La temperatura necessaria dipende dal contenuto di carbonio. I metalli a basso tenore di carbonio possono essere sottoposti a ricottura di normalizzazione fino a 950 °C. Per contro gli acciai ad alto tenore di carbonio vengono sottoposti a ricottura di normalizzazione poco sotto gli 800 °C.

Nella ricottura di lavorabilità si usano temperature comprese tra 650 °C e 800 °C. In questo intervallo di temperatura vi è meno precipitazione di cementite e perlite. Ciò riduce sia la durezza che la resistenza dell'acciaio, che diviene quindi più facilmente deformabile.

Paragonabile alla ricottura di lavorabilità è la ricottura globulare (o GKZ). Si mira principalmente a un alto grado di carburi inclusi, in modo da permettere la deformazione a freddo a temperatura ambiente. Lo stesso risultato si ottiene anche mediante ricottura oscillante e raffreddamento lento.

Lo scopo della ricottura di distensione è quello di eliminare le tensioni interne all’acciaio, senza modificare le altre proprietà. Per questo trattamento servono temperature comprese tra 480°C e 680°C.

Come si comprende già dal nome, nella ricottura a grana grossa le dimensioni della cristallite aumentano e di conseguenza resistenza e plasticità si riducono – creando i presupposti ideali per la lavorazione di truciolatura.

Nella ricottura di ricristallizzazione il materiale viene riscaldato a una temperatura di poco superiore a quella di ricristallizzazione individuale. Questa dipende dal grado di deformazione e dalla temperatura di fusione del materiale e di norma è compresa tra 550 °C e 700 °C. Lo scopo di questo processo di ricottura è quello di riportare alla condizione originaria la struttura in cristallite che è stata modificata dalla deformazione a freddo.

Un altro metodo di ricottura è la ricottura di diffusione, chiamata anche ricottura di omogeneizzazione. A temperature comprese tra 1.050 °C e 1.300 °C gli atomi esterni vengono inclusi in maniera uniforme nel reticolo metallico del pezzo da trattare. Questo processo può richiedere fino a due giorni.

Infine c’è la ricottura a effusione di idrogeno. A temperature comprese tra 200 °C e 300 °C, per ore si assiste a un processo di effusione ovvero a una fuoriuscita degli atomi di idrogeno che in precedenza hanno infragilito il materiale.

Panoramica dei vantaggi

In sintesi diversi processi di ricottura possono portare i seguenti vantaggi:

• Migliori proprietà meccaniche
• Una struttura più adatta per la deformazione a freddo
• Eliminazione delle tensioni
• Migliore preparazione per le lavorazioni di truciolatura e senza asportazione di trucioli
• Ripristino della condizione originaria

La giusta temperatura 

Didascalia: Intervallo di temperatura nella ricottura di lavorabilità

Panoramica dei vantaggi

Controindicazioni

La ricottura di distensione elimina le tensioni interne alle strutture metalliche. In questo modo si evita che le tensioni interne al metallo si sovrappongano alle tensioni da carico che possono insorgere durante le successive lavorazioni o durante l’uso del pezzo. Ciò protegge il pezzo da deformazioni e rotture.

Le tensioni interne del metallo possono insorgere, tra l’altro, durante i seguenti processi:

• Lavorazioni di truciolatura, come ad esempio tornitura o fresatura
• Saldatura
• Deformazioni a freddo, come ad esempio imbutiture o piegature
• Raffreddamento non uniforme come quello causato, ad esempio, dalla prevenzione dei ritiri nella fusione
• Trasformazione della struttura

Una ricottura di distensione eseguita a regola d’arte consente di norma di eliminare oltre il 90% delle tensioni. La ricottura di distensione può avvenire in un forno con sistema di circolazione dell'aria.

Per proteggere la superficie del pezzo dall’ossidazione, la ricottura di distensione viene eseguita in forni a gas inerte. Se i requisiti posti per la superficie del componente sono elevati, è possibile eseguire il trattamento anche in un forno sottovuoto.

Le singole fasi

La ricottura di distensione si suddivide sostanzialmente in tre fasi: il riscaldamento iniziale, il mantenimento e il raffreddamento. Durante il tempo di riscaldamento iniziale il materiale viene riscaldato. Segue quindi un tempo di mantenimento di quattro - sei ore a temperatura costante.

La temperatura di ricottura e la durata della stessa sono fattori importanti per la buona riuscita del processo. Infine, durante il tempo di raffreddamento, il pezzo viene raffreddato lentamente all'aria o nel forno, in modo da evitare la formazione di nuove tensioni o incrinature.

Sia la fase di riscaldamento che quella di raffreddamento dovrebbero avvenire lentamente e in maniera controllata in base alla conduttività termica nel materiale. Ciò assicura un basso gradiente termico tra la superficie e il cuore del pezzo. Una velocità di riscaldamento o di raffreddamento eccessiva può causare nuove tensioni. Questo gioca un ruolo determinante soprattutto nel caso di pezzi con grandi differenze di forma e spessore delle pareti.

Panoramica dei vantaggi

La ricottura di distensione comporta una serie di vantaggi, tra i quali:

• Minimizzazione delle tensioni superiore al 90%
• Migliore truciolabilità del materiale e di conseguenza maggiore durata degli utensili
• Possibilità di ulteriori lavorazioni con ridotta deformazione
• Minimizzazione del rischio di incrinature
• Nessun indurimento sulla superficie del componente
• Maggiore precisione
• Tempi di lavorazione brevi grazie al sovrametallo ridotto

La ricottura di distensione avviene dopo la sgrossatura dei pezzi. In questo modo è possibile, ad esempio, eliminare le tensioni nelle strutture saldate.

Inoltre questo processo è adatto come preparazione per la lavorazione di precisione. Ad esempio, i componenti con tolleranze di misura ristrette che devono essere trattati mediante nitrocarburazione devono presentare tensioni ridotte.

La giusta temperatura di ricottura è fondamentale per ottenere i risultati desiderati. Essa dipende, tra l'altro, dal tipo di materiale e dal pre-trattamento. Ad esempio, gli acciai bonificati vengono ricotti ad almeno 30 °C sotto l’ultima temperatura di rinvenimento. Le ghise temprate non possono essere trattate mediante ricottura di distensione, in quanto la temperatura di ricottura provocherebbe un effetto di rinvenimento.

Per contro le ghise non bonificate possono essere sottoposte a ricottura. La temperatura giusta dipende dalla composizione della lega. Per i tipi di ghise non legate la temperatura va da 500 °C a 550 °C, per quelle bassolegate da 550 °C a 600 °C e per quelle altolegate da 600 °C a 650°C.

Gli acciai a grana fine vengono ricotti a temperature inferiori a 580 °C, altrimenti la struttura diventerebbe più grossolana. Gli acciai inossidabili vengono solitamente trattati mediante ricottura di solubilizzazione.

Anche componenti in rame ed ottone possono essere trattati mediante ricottura di distensione. A seconda della composizione della lega, la temperatura di ricottura dei componenti in ottone è compresa tra 250 °C e 500 °C, mentre per i pezzi in rame tra 150 °C e 275 °C.

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.

La ricottura di normalizzazione serve ad annullare i difetti superficiali derivati, ad esempio, dalla fusione o dalla saldatura. Nella laminazione la ricottura di normalizzazione può essere eseguita già durante il processo. In questo caso si parla di laminazione di normalizzazione.

In linea di principio la ricottura di normalizzazione è un processo facilmente riproducibile. Comprende tre fasi: il riscaldamento, il tempo di mantenimento e il raffreddamento.

Il riscaldamento viene eseguito al di sopra della linea GSK. Il materiale raggiunge la propria temperatura di tempra tra circa 800 °C e 920 °C, temperatura a cui i grani di ferrite più grandi si trasformano in grani di austenite più piccoli.

Al riscaldamento segue il tempo di mantenimento per una trasformazione uniforme della struttura. Il tempo di mantenimento dipende dalle dimensioni e dalla forma del componente. Solitamente è compreso tra una e otto ore.

Successivamente il pezzo viene raffreddato in aria o gas. In questa fase si formano nuovamente grani di ferrite, ma con dimensioni della grana più fini. Con questo si raggiunge lo scopo ultimo della ricottura di normalizzazione, ossia una struttura omogenea.

Per proteggere il materiale dalla decarburazione e dall'ossidazione è disponibile la ricottura di normalizzazione in atmosfera protettiva.

INFORMAZIONI: Formula per il calcolo della durata di mantenimento

Durata del mantenimento (in minuti) = 60 + diametro massimo del pezzo (in mm)

Didascalia: Cambiamento della struttura durante la ricottura di normalizzazione

Il ruolo della temperatura

Per ragioni energetiche le strutture in acciaio tendono a formare un’unica grana grossa. Nel corso del processo si verifica la formazione della grana grossolana. Temperature elevate favoriscono i necessari processi di diffusione. Per questo nella ricottura di normalizzazione la temperatura selezionata non deve essere troppo alta. Solitamente, per evitare la formazione di grana grossa, la temperatura deve essere massimo 30 °C sopra la linea GSK.

Negli acciai ipereutettoidici si deve formare una struttura di perlite-cementite. A questo scopo vengono scelte temperature vicine al punto di trasformazione superiore A1.

Per gli acciai ipoeutettoidici con contenuto di carbonio inferiore allo 0,8% lo scopo della ricottura di normalizzazione è quello di ottenere una struttura di ferrite-perlite. Perciò devono essere scelte temperature di ricottura di 30 °C - 50 °C superiori al punto di trasformazione superiore A3.

Didascalia: Intervallo di temperatura nella ricottura di normalizzazione

Panoramica dei vantaggi

I pezzi sottoposti a ricottura di normalizzazione presentano i seguenti vantaggi:

• Eliminazione delle frazioni di bainite o carburi indesiderate nella struttura
• Formazione di una struttura omogenea e a grana fine
• Migliori proprietà meccaniche
• Migliori lavorabilità e truciolabilità

La ricottura di normalizzazione viene spesso eseguita dopo processi di lavorazione dell’acciaio, come fusione, fucinatura o saldatura, per ottenere un affinamento della grana. È quindi adatta, ad esempio, per parti fucinate, strutture saldate e getti d'acciaio.

Per la ricottura di normalizzazione sono adatti in particolare i seguenti materiali:

• Acciai bassolegati
• Diverse leghe di rame
• Alluminio e le sue leghe
• Titanio

Acciai non soggetti a trasformazione, come gli acciai inossidabili ferritici e austenitici non sono adatti per la ricottura di normalizzazione. In questi casi manca un presupposto fondamentale, ovvero la possibilità di trasformazione α-γ-α.

Ci fa piacere che vogliate commissionarci la ricottura di normalizzazione. Per un’offerta tempestiva, abbiamo bisogno delle seguenti informazioni

• Codice materiale
• Ulteriori lavorazioni

La nostra mappa delle sedi indica gli stabilimenti Härtha che effettuano la ricottura di normalizzazione.

Panoramica dei vantaggi

Lo scopo della ricottura intermedia è quello di ottimizzare la struttura cristallina del materiale in modo da migliorarne le proprietà meccaniche. A seconda del materiale e dell’applicazione, la ricottura intermedia può contribuire anche ad aumentare la resistenza alla corrosione o alle alte temperature.

La ricottura intermedia può essere eseguita direttamente durante il processo di produzione di un pezzo, ad esempio dopo la cementazione. In questo caso, dopo la cementazione o la normalizzazione della grana, il pezzo viene riscaldato a lungo al di sotto del punto di trasformazione inferiore e quindi raffreddato.

Il processo viene usato anche per allungare la durata utile di componenti già usati, come quelli in profilato d’acciaio degli stampi per pressofusione. Per effetto del cambio di temperatura, nel componente si formano tensioni che devono poi essere eliminate.

Per le parti in acciaio bonificato la ricottura intermediacorrisponde, in linea di principio, a un trattamento di rinvenimento. Però nella fabbricazione viene scelta una temperatura di circa 30 °C - 50 °C inferiore a quella di rinvenimento. Il tempo di mantenimento varia tra due e quattro ore. Questo tipo di ricottura intermedia può essere ripetuta dopo un nuovo periodo di utilizzo.

Panoramica dei vantaggi

La ricottura intermedia comporta diversi vantaggi per i pezzi in produzione o già in uso:

• Tensioni ridotte
• Migliore deformabilità
• Lavorabilità migliorata
• Nessuna formazione di incrinature, nemmeno in caso di processi di trasformazione multifase
• Maggiori durate utili