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Trattamenti termici acciaio e alluminio: il ruolo delle prove di laboratorio
I trattamenti termici dei metalli (come tempra a induzione, tempra bainitica, tempra martensitica, rinvenimento, ricottura, normalizzazione, cementazione, nitrurazione, carbonitrurazione) sono processi fondamentali in metallurgia che alterano la microstruttura di un materiale e, di conseguenza, ne modificano profondamente le proprietà meccaniche.
Il controllo dei trattamenti termici acciaio e alluminio (T.T.) è cruciale per garantire che il componente abbia raggiunto le caratteristiche desiderate, in particolare per quanto riguarda la durezza, la resistenza e la tenacità. Le prove distruttive giocano un ruolo essenziale in questo processo di verifica e validazione.
Le prove distruttive in metallurgia sono analisi e test eseguiti su campioni di materiale (detti provini) o su componenti finiti che portano alla loro deformazione permanente o alla rottura. L’obiettivo principale di queste prove è caratterizzare in modo completo il materiale, valutandone le proprietà meccaniche, la microstruttura, la composizione chimica e il comportamento sotto sollecitazione, al fine di garantirne la qualità, la sicurezza e l’affidabilità in esercizio.
Se devi certificare la bontà di un trattamento termico su acciaio e alluminio contattaci al numero 011.9370516 o scrivi a laboratorio@motivexlab.com oppure compila questo form e ti ricontatteremo entro 4 ore per rispondere alla tua esigenza.
Quali prove distruttive consentono la verifica dei trattamenti termici dei metalli?
Le prove distruttive per la qualifica dei trattamenti termici dei metalli si suddividono in tre categorie, ciascuna mirata a indagare aspetti specifici del materiale:
1.Prove meccaniche distruttive
Queste prove misurano la risposta del materiale a sollecitazioni meccaniche esterne, determinando proprietà fondamentali e differenziate a seconda del tipo di test.
Prova di trazione:
misura la resistenza del materiale a una forza applicata gradualmente che tende ad allungarlo. Permette di determinare la resistenza a trazione (Rm), il carico di snervamento (Re) e l’allungamento a rottura (A%).
Il test conferma che il trattamento termico abbia fornito la resistenza meccanica specificata e richiesta.
Prova di resilienza (Charpy Impact Test):
Valuta la tenacità del materiale, ovvero la sua capacità di assorbire energia prima della frattura sotto un carico dinamico (impatto). Si esegue spesso a diverse temperature per studiare la transizione da comportamento duttile a fragile.
In MotivexLab è possibile effettuare prove di trazione e prova di resilienza a temperature rigide fino a -40° in regime di accreditamento Accredia.
Il trattamento termico di rinvenimento dopo la tempra è spesso ottimizzato in base ai risultati della resilienza, cercando il miglior compromesso tra elevata durezza/resistenza e tenacità sufficiente.
Prove di flessione, compressione, torsione:
Sono prove integrative che mirano a valutare il comportamento del materiale sotto specifiche sollecitazioni.
La prova di flessione (comunemente su tre o quattro punti d’appoggio) è utilizzata per materiali fragili (come i metalli sinterizzati o la ghisa) per determinarne la resistenza ultima e la capacità di deformazione in assenza di snervamento evidente.
La prova di compressione sottopone il campione a forze che tendono ad accorciarlo e ad aumentarne la sezione trasversale, ed è cruciale per materiali che operano in ambienti di carico compressivo, come i componenti strutturali o le leghe ad alta resistenza.
Infine la prova di torsione applica un momento torcente per misurare la resistenza del materiale a carichi che tendono a farlo ruotare lungo il suo asse. Questa prova è fondamentale per la progettazione di alberi di trasmissione, assi e componenti sottoposti a taglio e torsione.
2. Prove di durezza
Le prove di durezza sui metalli sono cruciali per valutare la resistenza del materiale alla penetrazione e all’usura. I metodi più comuni includono Brinell (HB), Rockwell (HR) e Vickers (HV).
Il valore di durezza globale viene misurato sulla superficie del pezzo per verificare che i dati rilevati rientrino nel range previsto dalla specifica per il trattamento termico eseguito.
La conformità del profilo di durezza è la prova diretta dell’efficacia del ciclo termico.
In MotivexLab possiamo supportarti nella gestione di tutte le tipologie di test di durezza, compresa la microdurezza, indispensabile per valutare i trattamenti termici superficiali (indurimenti superficiali) come la tempra a induzione, la cementazione o la nitrurazione.
Si esegue un rilievo del gradiente di microdurezza su una sezione trasversale del provino, misurando la durezza a intervalli regolari dalla superficie verso il cuore.
Questo permette di determinare la profondità efficace di indurimento, ovvero la distanza dalla superficie in cui la durezza scende al di sotto di un valore limite stabilito (spesso un valore di HRC o HV prefissato nella norma ISO 18203, salvo diversamente prescritto a disegno).
3. Prove metallurgiche e chimiche
Analisi metallografiche (macrografie e micrografie):
comportano la preparazione del campione (taglio, lucidatura, attacco chimico) per l’osservazione al microscopio ottico o elettronico.
Si analizzano la dimensione del grano, la distribuzione delle fasi, la presenza di difetti (come inclusioni, porosità, cricche) e la microstruttura specifica (es. martensite, perlite, austenite).
Dopo un trattamento di tempra, ad esempio, l’analisi verifica la presenza e la corretta morfologia delle fasi trasformate (es. martensite). L’assenza della microstruttura attesa (ad esempio, presenza di ferrite o perlite non trasformate) indica un raffreddamento insufficiente o una composizione chimica non idonea.
L’osservazione della dimensione del grano è utile per valutare processi come la normalizzazione o la ricottura: una dimensione del grano inappropriata può infatti influire negativamente sulla tenacità e sulla resistenza.
La metallografia verifica inoltre gli eventuali difetti presenti dopo i trattamenti di decarburazione (evidenziando strati impoveriti di carbonio, che riducono la durezza superficiale), solubilizzazione di acciai inossidabili austenitici (verificando l’assenza di elementi che compromettono la resistenza alla corrosione) e tempra (evidenziando l’eventuale presenza di cricche).
Analisi chimiche:
determinano la composizione elementare del materiale per verificarne la conformità alle specifiche e l’assenza di elementi indesiderati.
Failure analysis (analisi dei difetti e cedimenti):
si tratta di un’indagine approfondita per risalire alla causa primaria di un guasto del componente, combinando spesso prove meccaniche, chimiche e metallografiche al SEM EDS.
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