Il trattamento termico dell'alluminio ha lo scopo di migliorare le proprietà meccaniche dei materiali, eliminare le tensioni residue e migliorare la lavorabilità dei metalli. A seconda delle diverse finalità del trattamento termico, i processi possono essere suddivisi in due categorie: preriscaldamento e trattamento termico finale.
Lo scopo del trattamento termico di preriscaldamento è migliorare le prestazioni di lavorazione, eliminare le tensioni interne e preparare una buona struttura metallografica per il trattamento termico finale. Il processo di trattamento termico comprende ricottura, normalizzazione, invecchiamento, tempra e rinvenimento, ecc.
1) Ricottura e normalizzazione
La ricottura e la normalizzazione vengono utilizzate per i grezzi di alluminio lavorati a caldo. L'acciaio al carbonio e gli acciai legati con un contenuto di carbonio superiore allo 0,5% vengono spesso ricotti per ridurne la durezza e facilitarne il taglio; l'acciaio al carbonio e gli acciai legati con un contenuto di carbonio inferiore allo 0,5% vengono utilizzati per evitare l'incollamento al coltello quando la durezza è troppo bassa. È inoltre possibile utilizzare un trattamento di normalizzazione. La ricottura e la normalizzazione possono comunque affinare la grana e uniformare la struttura, preparando il successivo trattamento termico. La ricottura e la normalizzazione vengono solitamente eseguite dopo la produzione del grezzi e prima della sgrossatura.
2) Trattamento anti-invecchiamento
Il trattamento di invecchiamento viene utilizzato principalmente per eliminare le sollecitazioni interne generate durante la produzione e la lavorazione dei pezzi grezzi.
Per evitare carichi di lavoro eccessivi durante il trasporto, per i componenti di precisione generica è sufficiente predisporre un trattamento di invecchiamento prima della finitura. Tuttavia, per i componenti con requisiti di elevata precisione, come la scatola di una macchina alesatrice a coordinate, ecc., è necessario predisporre due o più procedure di trattamento di invecchiamento. I componenti semplici generalmente non necessitano di trattamento di invecchiamento.
Oltre alle fusioni, per alcuni componenti di precisione con scarsa rigidità, come le viti di precisione, al fine di eliminare le tensioni interne generate durante la lavorazione e stabilizzare la precisione di lavorazione dei componenti, vengono spesso eseguiti più trattamenti di invecchiamento tra la sgrossatura e la semifinitura. Per alcuni componenti di alberi, il trattamento di invecchiamento dovrebbe essere eseguito anche dopo il processo di raddrizzatura.
3) Tempra e rinvenimento
Il termine "tempra e rinvenimento" si riferisce al rinvenimento ad alta temperatura dopo la tempra. Permette di ottenere una struttura di sorbite uniforme e rinvenuta, che costituisce una preparazione per ridurre la deformazione durante la tempra superficiale e il trattamento di nitrurazione. Pertanto, la tempra e il rinvenimento possono essere utilizzati anche come trattamento di preriscaldamento.
Grazie alle migliori proprietà meccaniche complessive delle parti sottoposte a tempra e rinvenimento, può essere utilizzato anche come processo di trattamento termico finale per alcune parti che non richiedono elevata durezza e resistenza all'usura.
Lo scopo del trattamento termico finale è migliorare le proprietà meccaniche come durezza, resistenza all'usura e tenacità. Il processo di trattamento termico comprende tempra, cementazione e tempra, nonché nitrurazione.
1) Tempra
La tempra si divide in tempra superficiale e tempra totale. Tra queste, la tempra superficiale è ampiamente utilizzata per la sua ridotta deformazione, ossidazione e decarburazione, e la tempra superficiale offre anche i vantaggi di un'elevata resistenza esterna e una buona resistenza all'usura, pur mantenendo una buona tenacità interna e un'elevata resistenza agli urti. Per migliorare le proprietà meccaniche dei componenti sottoposti a tempra superficiale, è spesso richiesto un trattamento termico preliminare come la tempra e rinvenimento o la normalizzazione. Il processo generale è il seguente: tranciatura, forgiatura, normalizzazione, ricottura, sgrossatura, tempra e rinvenimento, semifinitura, tempra superficiale e finitura.
2) Cementazione e tempra
La cementazione e la tempra aumentano innanzitutto il contenuto di carbonio dello strato superficiale del componente; dopo la tempra, lo strato superficiale ottiene un'elevata durezza, mentre il nucleo mantiene una certa resistenza, un'elevata tenacità e plasticità. La cementazione si divide in cementazione totale e cementazione parziale. Quando si esegue la cementazione parziale, è necessario adottare misure anti-infiltrazione per le parti non sottoposte a cementazione. Poiché la cementazione e la tempra causano notevoli deformazioni e la profondità di cementazione è generalmente compresa tra 0,5 e 2 mm, il processo di cementazione è generalmente collocato tra la semifinitura e la finitura.
Il processo di lavorazione è generalmente il seguente: tranciatura, forgiatura, normalizzazione, sgrossatura, semifinitura, cementazione e tempra, finitura. Quando la parte non cementata della parte da cementare e temprare adotta il piano di processo di rimozione dello strato cementato in eccesso dopo aver aumentato il margine, il processo di rimozione dello strato cementato in eccesso deve essere predisposto dopo la cementazione e la tempra, prima della tempra.
3) Trattamento di nitrurazione
La nitrurazione è il processo di infiltrazione di atomi di azoto in una superficie metallica per ottenere uno strato di composti azotati. Lo strato di nitrurazione può migliorare la durezza, la resistenza all'usura, la resistenza alla fatica e la resistenza alla corrosione della superficie del componente. Poiché la temperatura del trattamento di nitrurazione è bassa, la deformazione è minima e lo strato di nitrurazione è sottile, generalmente non superiore a 0,6~0,7 mm, il processo di nitrurazione dovrebbe essere avviato il più tardi possibile. Per ridurre la deformazione durante la nitrurazione, generalmente si ricorre al rinvenimento ad alta temperatura per la distensione.
A cura di May Jiang di MAT Alumin
Data di pubblicazione: 04/09/2023
