Decapaggio e passivazione dopo trattamento termico
Trattamento termico cosa è e quante tipologie ne esistono
Chi naviga nel nostro sito abitualmente avrà già letto qualcosa circa il decapaggio, ossia il trattamento che consiste nella pulizia dello strato superficiale dell’oggetto, al fine di rimuovere ogni impurità e residui lasciati dai trattamenti precedenti.
Tra quest’ultimi, certamente vanno ricordati i trattamenti termici a cui i metalli sono spesso sottoposti.
Ma, nello specifico, cosa si intende per trattamento termico?
Si può definire trattamento termico un insieme di operazioni, eseguite su una moltitudine di manufatti costruiti in lega metallica il cui scopo è di modificarne la struttura interna, la composizione chimica (quindi, come gli atomi si legano tra di loro) e le proprietà meccaniche e tecnologiche, al fine di un miglior utilizzo del materiale stesso.
In estrema sintesi, con i trattamenti termici si possono andare a modificare alcune proprietà dei materiali, quali:
- la durezza e la resistenza alle forze esterne;
- la tenacità, ossia la capacità di resistere agli urti;
- la lavorabilità, quindi la caratteristica di poter essere meglio lavorato con degli attrezzi;
- la malleabilità, ossia la possibilità di essere lavorata con dei laminatoi.
Tutti i trattamenti termici, poi, possono essere suddivisi in fasi: esse sono il riscaldamento, la permanenza a temperatura costante ed il raffreddamento.
La prima, ossia la fase di riscaldamento, consiste nel riscaldare il materiale dalla temperatura ambiente fino ad una certa temperatura. In tale fase, le variabili da tenere in considerazione sono, appunto, la temperatura, che varierà in funzione del trattamento e del materiale, e la velocità del riscaldamento.
La seconda, vale a dire la fase di permanenza alla temperatura costante, si esplicita nel mantenere il materiale a temperatura costante per un certo intervallo di tempo al fine di assicurare che il materiale assuma in tutti i punti la stessa temperatura e la struttura desiderata.
La variabile fondamentale, in tale fase, è il tempo di permanenza: quest’ultimo dipende dalle dimensioni del pezzo e dal trattamento termico eseguito. Solo una scelta accurata dello stesso può garantire la buona riuscita del trattamento.
L’ultima fase è quella di raffreddamento. Essa si compone nel riportare il materiale scaldato in precedenza a temperatura ambiente. È la fase più importante poiché i diversi valori della velocità di raffreddamento danno al materiale una diversa struttura interna e, di conseguenza, diverse proprietà.
La velocità di raffreddamento, poi, dipende dal materiale, dal trattamento e dalle dimensioni del pezzo; in base a tali parametri, essa potrà essere:
- in forno: se essa varia di poche decine di gradi all’ora;
- in acqua agitata: se cambia di centinaia di gradi al secondo.
Quali sono i principali trattamenti termici?
Dopo aver descritto in generale cosa sia un trattamento termico e le sue fasi, chiariamo quali siano i più utilizzati.
Tra i più utilizzati c’è certamente la tempra. Tale trattamento consiste nel riscaldare il materiale fino a una temperatura opportuna (è di circa 800 °C per l’acciaio), mantenerlo alla temperatura scelta per un determinato tempo e poi raffreddare rapidamente per immersione del pezzo in un fluido, che può essere acqua o olio. Grazie a tale trattamento, s’aumenta la resistenza alla rottura, la durezza e diminuisce la resilienza.
Va, poi, citato il rinvenimento, ossia un trattamento che si esegue sui materiali temprati e che consiste in un riscaldamento ad una temperatura di molto inferiore a quella della tempra e in un successivo raffreddamento, più o meno lento.
L’obiettivo del rinvenimento è attenuare gli effetti della tempra, limitando la durezza ma aumentando la tenacità. La temperatura è utilizzata di solito dai 200 ai 650 °C e all’aumentare della stessa sono attenuati gli effetti della tempra.
Un altro importante trattamento termico è la bonifica, ossia all’insieme dei trattamenti di tempra e di rinvenimento. In pratica, si cercano degli effetti che siano un compromesso tra l’aumento della durezza e della resistenza con il mantenimento di una buona resilienza.
Poi troviamo la ricottura: tale trattamento consiste in un prolungato riscaldamento ad una temperatura compresa tra 850 e 900 °C, quindi di poco superiore alla temperatura di tempra, e un successivo lento raffreddamento.
Il fine del trattamento di ricottura è rappresentato dalla soppressione degli effetti di precedenti trattamenti termici ed il ripristino di una struttura interna normale: quindi, diminuisce la resistenza e la durezza ed aumenta la resilienza e la lavorabilità.
Abbiamo, poi, la normalizzazione: la sua modalità di esecuzione prevede il riscaldamento del pezzo ad una temperatura un po’ più elevata di quella di tempra e successivamente il raffreddamento in atmosfera tranquilla. Essa rende omogenea la struttura dell’acciaio ed elimina le tensioni interne, oltre ad aumentare la resilienza e leggermente la durezza.
La cementazione, invece, è quel trattamento che viene ottenuto scaldando il pezzo a contatto con elementi ricchi di carbonio ad una temperatura di circa 900 °C.
Qual è in questo caso la modifica che otteniamo? Lo strato esterno dei pezzi, poiché è stato trasformato in acciaio duro, può essere temprato al fine di fargli acquisire una grande durezza. L’interno, invece, presenta grande resilienza.
Ricordiamo, infine, anche la nitrurazione, che consiste nel riscaldare il pezzo fino a 500 °C, esponendolo a correnti di prodotti azotati, mantenendo il trattamento per un tempo lungo. Ciò che otteniamo da tale trattamento è un aumento della durezza contemporaneamente ad una diminuzione della resilienza.
Come avviene il riscaldamento ed il raffreddamento dei materiali?
Per il riscaldamento, si usano forni speciali riscaldati a nafta, a gas o elettricamente.
Per il raffreddamento, invece, gli impianti sono rappresentati generalmente da vasche in acqua o in olio, da aria soffiata o tranquilla o, ancora, da bagni di sale.
E dopo il trattamento termico, ecco il decapaggio e la passivazione
Terminato il trattamento termico, si procede al decapaggio il quale va a rimuovere lo strato di ossido superficiale formatosi durante le fasi del trattamento termico.
Gli ossidi metallici vengono solubilizzati per via chimica e sono sostituiti successivamente mediante la passivazione di ossido di cromo che si forma grazie alla percentuale di cromo in lega Tale operazione può essere effettuata in vari modi, per immersione in bagni dedicati, per applicazione di prodotti gelificati o a pioggia La tipologia di esecuzione ed i prodotti chimici impiegati rispettano sempre normative di riferimento per le specifiche leghe e rispecchiano gli standard internazionali
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