Lezione 11 Trattamenti termici Gerardus Janszen Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale Tel 02 2399 8366
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Trattamenti termici. IL TRATTAMENTO TERMICO CONSISTE IN UN CICLO TERMICO CHE SERVE A MODIFICARE LA STRUTTURA DEL MATERIALE PER LA VARIAZIONE DELLE SUE CARATTERISTICHE MECCANICHE: RESISTENZA Istituzioni di Ingegneria Aerospaziale
DEFORMABILITA’
Trattamenti termici
MINORE FRAGILITA’ RESISTENZA ALLA CORROSIONE IMPORTANZA DI ESEGUIRE IL TRATTAMENTO TERMICO NEL MOMENTO OPPORTUNO DEL PROCESSO DI REALIZZAZIONE DEL PEZZO
Trattamenti termici BONIFICA DI UN ACCIAIO AD ALTA RESISTENZA COMPORTA DIFFICOLTA’ IN UNA SUCCESSIVA LAVORAZIONE ALLE MACCHINE UTENSILI LE DISTORSIONI CONSEGUENTI LA TEMPRA POSSONO ESSERE NOTEVOLI SARA’ QUINDI NECESSARIO ESEGUIRE UN TRATTAMENTO PER LA LORO CORREZIONE Istituzioni di Ingegneria Aerospaziale Trattamenti termici
LAVORAZIONI PLASTICHE A FREDDO (EFFETTUATE AL DI SOTTO DELLA TEMPERATURA DI RICRISTILLAZIONE) DETERMINANO INCRUDIMENTO: RIDUZIONE DELL’ALLUNGAMENTO A ROTTURA E DELLA RESILIENZA, INCREMENTO DELLO SFORZO DI SNERVAMENTO, DI ROTTURA E DUREZZA. E’ POSSIBILE ANNULLARE L’EFFETTO DELL’INCRUDIMENTO PORTANDO IL PEZZO AD UNA TEMPERATURA SUPERIORE A QUELLA DI RICRISTILLAZIONE MEDIANTE UNA RICOTTURA
Acciaio. RICOTTURA:
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CICLI DIVERSI A SECONDA DELLO SCOPO CHE SI VUOLE OTTENERE RISCALDAMENTO A 700 - 900 C° PERMANENZA PROLUNGATA LENTO RAFFREDDAMENTO IN FORNO O ALL’ARIA SCOPI: ADDOLCIMENTO PER LE LAVORAZIONI ALLE MACCHINE UTENSILI E PER DEFORMAZIONE PLASTICA OMOGENEIZZAZIONE PER UNIFORMARE LA STRUTTURA INTERNA ELEMINAZIONE DI TENSIONI INTERNE ELIMINAZIONE PIU’ O MENO COMPLETA DEGLI EFFETTI DI ALTRI TRATTAMENTI TERMICI
Acciaio. NORMALIZZAZIONE: RISCALDAMENTO A 850 - 900 C° PERMANENZA PER UN TEMPO SUFFICIENTE A REALIZZARE LA TRASFORMAZIONE VOLUTA Istituzioni di Ingegneria Aerospaziale Trattamenti termici
LENTO RAFFREDDAMENTO IN ARIA CALMA O MOSSA SCOPI: ANNULLARE DISUNIFORMITA’ SU PEZZI LAVORATI A CALDO E PREDISPORRE IL PEZZO A TRATTAMENTI TERMICI QUALI LA BONIFICA PER GLI ACCIAI AL CARBONIO PREDISPORLI ALLA LAVORAZIONE MECCANICA
Accoppiamenti tra i materiali. TEMPRA:
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RISCALDAMENTO A 850 - 950 C PERMANENZA PER UN TEMPO SUFFICIENTE AD OTTENERE L’EQUILIBRIO STRUTTURALE RAFFREDDAMENTO A VELOCITA’ ELEVATA IN ACQUA (ACCIAI A BASSO TENORE DI CARBONIO) OD OLIO (ACCIAI LEGATI) A SECONDA DEGLI SCOPI E DEI REQUISITI CHE SI DESIDERA OTTENERE ALCUNI ACCIAI LEGATI VENGONO RAFFREDDATI IN ARIA (ACCIAI AUTOTEMPRANTI es. 35 Ni Cr Mo 15) DURANTE IL RAFFREDDAMENTO IL PEZZO DEVE ESSERE AGITATO PER AVERE UNA SOTTRAZIONE UNIFORME DEL CALORE SCOPI: OTTENERE ELEVATE CARATTERISTICHE MECCANICHE ED UNA ELEVATA DUREZZA
Acciaio.
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RINVENIMENTO: RISCALDAMENTO DEL MATERIALE ALLO STATO TEMPRATO A TEMPERATURA PIU’ O MENO ELEVATA E RAFFREDDAMENTO PIU’ O MENO RAPIDO A TEMPERATURA AMBIENTE SCOPI: MODIFICARE PIU’ O MENO PROFONDAMENTE LA STRUTTURA INTERNA OTTENUTA DALLA TEMPRA PER DIMINUIRNE LA RESISTENZA, LA DUREZZA E LA FRAGILITA’ NEGLI ACCIAI DA BONIFICA VIENE EFFETTUATA PER CONFERIRE UNA SODDISFACENTE TENACITA’ BONIFICA: TEMPRA + RINVENIMENTO A SECONDA DELLA TEMPERATURA DI RINVENIMENTO SI OTTENGONO I GIUSTI COMPROMESSI TRA RESISTENZA, DUREZZA E TENACITA’ ADEGUATI ALLE CONDIZIONI DI IMPIEGO
Acciaio. DISTENSIONE: RISCALDAMENTO A 150 – 180 °C RAFFREDAMENTO LENTO SCOPI: Istituzioni di Ingegneria Aerospaziale Trattamenti termici
RIDURRE LE TENSIONI INTERNE DEL MATERIALE IN GENERALE GIA’ CEMENTATO E TEMPRATO SENZA RIDURRE LE CARATTERISTICHE DI DUREZZA
Acciaio. TRATTAMENTI SUPERFICIALI MODIFICANO COME LA TEMPRA SUPERFICIALE LA NATURA DELL’ACCIAIO MEDIANTE DIFFUSIONE DI UN ELEMENTO DI LEGA DEL PEZZO VERSO L’INTERNO
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Acciaio.
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CARBOCEMENTAZIONE: DURANTE IL TRATTAMENTO TERMICO SI INTRODUCE CARBONIO NELLO STRATO SUPERFIALE PROFONDITA’ DA QUALCHE DECIMO DI MM A 5 MM TEMPERATURA 870 – 930 °C DURATA ALCUNE ORE POSSIBILITA’ DI CEMENTAZIONE SELETTIVA CON PROTEZIONE DELLE PARTI CON RAMATURA, PASTE ADESIVE O SOVRAMETTALLO SOLIDA LIQUIDA GASSOSA DOPO LA CEMENTAZIONE IL MATERIALE PRESENTA CARATTERISTICHE DIVERSE AL CENTRO E ALL’ESTERNO. SI EFFETTUA UNA TEMPRA DOPPIA: LA PRIMA A TEMPERATURA PIU’ ELEVATA PER IL CUORE DEL PEZZO, LA SECONDA AD UNA TEMPARATURA PIU BASSA PER L’ESTERNO. SUCCESSIVAMENTE SI EFFETTUA UN RINVENIMENTO DI DISTENSIONE
Acciaio. NITRURAZIONE: COME LA CEMENTAZIONE IN CUI L’ELEMENTO INDURENTE E’ L’AZOTO PROFONDITA’ DI ALCUNI DECIMI DI MM Istituzioni di Ingegneria Aerospaziale Trattamenti termici
TEMPERATURA 500 - 530 °C DURATA 5 – 90 ORE I PEZZI DEVONO ESSERE BONIFICATI, FINITI DI LAVORAZIONE MECCANICA ED EVENTUALMENTE DISTESI PRIMA DEL TRATTAMENTO DI NITRURAZIONE.
Leghe leggere di Alluminio.
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TEMPERATURA DI FUNZIONAMENTO 250 °C LEGHE DA FONDERIA DA DEFORMAZIONE PLASTICA A FREDDO (IN CAMPO AERONAUTICO PIU’ USATE) A LORO VOLTA: DA INCRUDIMENTO PERCHE’ MIGLIORANO LE LORO CARATTERSITICHE CON TRATTAMENTO DI INCRUDIMENTO. DISCRETA SALDABILITA’ E BUONA RESISTENZA ALLA CORROSIONE, SCARSE CARATTERISTICHE MECCANICHE (ALLUMAN). IMPIEGO LIMITATO IN CAMPO AERONAUTICO DA BONIFICA PERCHE’ DOPO TRATTAMENTO TERMICO ACQUISISCONO ELEVATE DOTI DI RESISTENZA. SERIE 2000 (AL RAME) (CABINE PRESSURIZZATE E VENTRE DELL’ALA PER I PROBLEMI DI FATICA) E 7000 (ALLO ZINCO)(SUL DORSO DELLE ALI) LE PIU’ USATE LA SERIE 7000 PRESENTA IL PROBLEMA DELLA TENSOCORROSIONE PER CUI DOPO ALCUNI ANNI DI IMPIEGO SI FORMANO DELLE MICROFRATTURE
Leghe leggere di Alluminio.
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BONIFICA DELLE LEGHE: TEMPRA + INVECCHIAMENTO (NATURALE O ARTIFICIALE) TEMPRA: RISCALDAMENTO A 500 °C RAFFREDAMENTO BRUSCO ALTE DOTI DI LAVORABILITA’ E DEFORMABILITA’ A FREDDO. SCARSE DOTI MECCANICHE. INVECCHIAMENTO NATURALE: DOPO LA TEMPRA LA STRUTTURA NON E’ STABILE IN QUANTO LE SOLUZIONI SOLIDE TENDONO A SEPARARE PARTE DEI COMPONENTI E DOPO UN CERTO PERIODO DI TEMPO IL MATERIALE ACQUISISCE ALTE CARATTERISTICHE MECCANICHE E DEFORMABILITA’ MINORE. IL PROCESSO E’ SPONTANEO. INVECCHIAMENTO ARTIFICIALE: SI PUO’ ACCELERARE IL PROCESSO METTENDO IL PEZZO IN FORNO A 120 – 160 °C
