TERMICI MASSIVI DEGLI ACCIAI RAPIDI I trattamenti termici, che prevedono il riscaldamento dell’intera massa degli utensili d’acciaio rapido, sono: • le ricotture, completa e di distensione; • la tempra; • i rinvenimenti d’addolcimento. Ricotture Tutti gli acciai rapidi devono essere completamente ricotti dopo formatura a caldo (fucinatura, laminazione o stampaggio) e prima d’essere ritemprati. La ricottura completa prevede il riscaldamento d’austenitizzazione a 870÷900 °C, salvo rare eccezioni che richiedono una temperatura inferiore (815÷870 °C), per una durata di circa un’ora per ogni 25 mm di spessore, seguita da raffreddamento lento in forno fino a 650 °C, con velocità non superiore ai 20 °C/h, e poi in aria calma fino a temperatura ambiente. La durezza ottenibile varia da 220 a 295 HB secondo il tipo d’acciaio (tabella 5.17). Tabella 5.17. Durezza massima allo stato ricotto degli acciai rapidi normati. Designazione acciaio Durezza HB Simbolica Numerica HS0-4-1 1.3325 ≤ 260 HS1-4-2 1.3326 ≤ 260 HS18-0-1 1.3355 ≤ 270 HS2-9-2 1.3348 ≤ 270 HS1-8-1 1.3327 ≤ 260 HS3-3-2 1.3333 ≤ 255 HS6-5-2 1.3339 ≤ 260 HS6-5-2Cd) 1.3343 ≤ 270 HS6-5-3 1.3344 ≤ 270 HS6-5-3C 1.3345 ≤ 270 HS6-6-2 1.3350 ≤ 260 HS6-5-4 1.3351 ≤ 270 HS6-5-2-5d) 1.3243 ≤ 270 HS6-5-3-8 1.3244 ≤ 300 HS10-4-3-10 1.3207 ≤ 300 HS2-9-1-8 1.3247 ≤ 270 Durante la ricottura bisogna evitare la decarburazione o la cementazione riscaldando i pezzi in atmosfera o in bagno di sali perfettamente neutri o con potenziale di carbonio strettamente controllato. Infatti la decarburazione è pericolosa per l’integrità degli utensili durante la tempra e la cementazione può generare un’eccessiva quantità d’austenite residua nello strato superficiale carburato dopo tempra e rinvenimento. La ricottura di distensione può esser utile prima del trattamento di tempra ogni qualvolta si temano deformazioni inaccettabili, soprattutto nel caso di utensili di forma complicata. Non può sostituire la ricottura completa quando è necessario ritemprare gli utensili, pena l’ingrossamento del grano austenitico. Consiste in un riscaldamento alla temperatura di 650÷675 °C per la durata di 1 ora ogni 25 mm di spessore, seguita da raffreddamento in aria calma. Se si desidera distendere gli utensili a fine produzione, prima d’immagazzinarli in attesa di una nuova campagna di produzione, è utile la ricottura di distensione a più bassa temperatura, cioè a 500÷550 °C per almeno 4 ore, seguita da raffreddamento in aria calma. La temperatura deve essere di 30÷50 °C inferiore a quella del rinvenimento che ha impartito la corretta durezza all’utensile dopo tempra. Tempra Una buona microstruttura iniziale, con carburi d’adatta morfologia, non troppo grossi e ben distribuiti nella matrice ferritica è la premessa indispensabile per un buon trattamento di tempra, che consiste nell’austenitizzazione e nello spegnimento con sufficiente drasticità per ottenere una corretta trasformazione martensitica. Per ottenere la corretta struttura iniziale è necessario uno stretto controllo di tutte le operazioni di fabbricazione dell’acciaio e di deformazione plastica a caldo. Austenitizzazione L’austenitizzazione deve essere condotta in atmosfera controllata, in bagno di sali perfettamente neutri o in forni sotto vuoto (condizione eccellente per gli utensili d’acciaio rapido), preceduta da almeno due preriscaldi, per evitare distorsioni eccessive o l’innesco di cricche a cuore, soprattutto negli utensili di grandi dimensioni, e per contenere la durata del riscaldamento alla temperatura d’austenitizzazione scelta. Si consiglia pertanto di: • riscaldare molto lentamente (massimo 50 °C/h) i pezzi inseriti in forno a temperatura ambiente, fino alla temperatura di 500÷550 °C. Rimanere a questa temperatura per il tempo necessario affinché si raggiunga l’uniformità termica di tutta la massa del pezzo (3 ore circa per ogni 25 mm di spessore); • riscaldare sempre lentamente a 850÷870 °C o trasferire in bagno di sali e attendere un’ora ogni 25 mm di spessore; • riscaldare rapidamente alla temperatura d’austenitizzazione prescelta, che deve essere mantenuta per il tempo strettamente necessario affinché si completino le trasformazioni desiderate. Frazione volumetrica di carburi indisciolti (%) Il riscaldamento d’austenitizzazione deve conferire all’acciaio una matrice austenitica a grano fine, con sufficiente solubilizzazione degli elementi di lega o dei carburi. I carburi primari devono già essere fini e quanto meglio distribuiti nella matrice stessa. È opportuno ricordare che tutti i carburi primari si sciolgono solo parzialmente fatta eccezione per i più solubili (M23C6 e M4C3) che si sciolgono completamente. La quantità solubilizzata dipende dal tipo di carburi, dalla temperatura e dalla durata dell’austenitizzazione. Si deduce quindi che i due parametri fondamentali per una corretta austenitizzazione sono la temperatura e il tempo di permanenza. Perciò devono essere controllati con grande rigore. Le figure 5.108 e 5.109 illustrano l’influenza della temperatura e della durata d’austenitizzazione sulla quantità di carburi disciolti e sulla dimensione del grano austenitico dell’acciaio rapido HS18-0-1 (AISI 610 – T1). 20 15 10 Durata dell’austenitizzazione 5 minuti Temperatura d’austenitizzazione 1280 °C 5 1 0 1220 3 5 7 9 Durata d’austenitizzazione (minuti) 1240 1260 1280 1300 1320 Temperatura d’austenitizzazione (°C) Figura 5.108. Relazione tra frazione volumetrica di carburi indisciolti, temperatura e durata dell’austenitizzazione dell’acciaio rapido HS18-0-1 (AISI 610 – T1).
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