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Bonifica

Descrizione del trattamento di Bonifica.

Con il termine bonifica si intende un insieme di trattamenti termici che si effettuano a particolari tipi di acciai e che consiste in una tempra seguita da un rinvenimento.
 
Nella fase della “tempra” dell’acciaio, che consiste nel portare il materiale da trattare ad una temperatura stabilità in base alla sua composizione chimica, si ha formazione di martensite, una struttura ad elevata durezza e notevole carico di rottura, ma con una resilienza piuttosto bassa che può dar luogo a rotture in seguito a sforzi eccessivi di carico di lavoro o ad urti derivanti dalle sollecitazioni durante l’utilizzo.


Data la pericolosità di questi fenomeni, che comportano un collasso praticamente istantaneo della struttura, si sottopone l'acciaio ad successivo trattamento termico detto di “rinvenimento”, per trasformare parte della martensite creata e fragile in martensite rinvenuta, con caratteristiche diverse da quella formatasi nel processo di tempra.


Infatti la martensite è durante la prima fase di tempra in una fase metastabile, cioè si forma solo perché gli atomi di carbonio non riescono a fuoriuscire dal reticolo a causa dell'elevata velocità di raffreddamento che impedisce i moti diffusivi. Ciò comporta che analizzando la struttura atomica del materiale, esso si trovi in una forma martensitica detta tetragonale con grana grossa, altamente fragile, mentre analizzando successivamente il materiale una volta eseguito iol rinvenimento, questa martensite si trasforma in sorbite con una grana finissima che ne evidenzia la tenacità di struttura e una resistenza migliore alle sollecitazioni di lavoro.


Diversità tra gli acciai di bonifica.

 


Dato che la martensite, in assenza di elementi leganti, si forma solo con una percentuale di carbonio superiore allo 0,2%, sotto questo limite gli acciai praticamente non possono essere temprati, quindi non ha senso effettuare un trattamento di bonifica che è tanto più utile quanto più alta è la percentuale di carbonio.

In genere gli acciai destinati a questo trattamento hanno lo 0,4-0,6% di Carbonio e sono appunto detti acciai da bonifica.
Viene definita bonifica questa sequenza di trattamenti solo nel caso in cui il rinvenimento avvenga ad una temperatura maggiore di 550 °C (salvo nel caso degli acciai per molle che vengono rinvenuti a circa 450 °C). Portando la martensite a questa temperatura essa rinviene, trasformandosi in sorbite, una struttura che combina una buona resistenza a trazione, anche se inferiore a quella della martensite, e ad una maggiore tenacità.


Terminologia delle fasi di bonifica.

 

 

·         Tempra: viene eseguita riscaldando il materiale ad una temperatura superiore a TA1 (temperatura al di sopra della quale è possibile riscontrare solo austenite nell'acciaio, e la sua percentuale varia in base alla percentuale di carbonio presente). Il raffreddamento viene eseguito molto rapidamente, in modo tale da ottenere la formazione della martensite.

·         Raffreddamento: un rapido raffreddamento è assicurato dai mezzi tempranti, raccomandato l'uso d'olio minerale, ovvero dei liquidi che raffreddano bruscamente l'acciaio e quindi formeranno la martensite nel materiale.

·         Rinvenimento: è un trattamento eseguito dopo la tempra per diminuire la fragilità dell'acciaio. Si arriva ad una temperatura intermedia (500°C) per ottenere proprietà meccaniche ottimali.

·         Sorbite: dopo il rinvenimento si ottiene una struttura Sorbitica, cioè una miscela meccanica di Ferrite e piccoli globuli di Cementite. Si perde tanta fragilità, ma l'acciaio ha ancora buona resistenza.