Il trattamento termico è l’insieme dei processi di riscaldamento e raffreddamento finalizzato a migliorare le proprietà fisico-chimiche dei metalli e delle leghe metalliche.
Nell’industria metallurgica il trattamento termico altera la struttura dei metalli variandone le proprietà fondamentali (duttilità, tensione, omogeneità ecc.) per renderli adatti ai più svariati campi applicativi.
I metalli e la lavorazione industriale
Attraverso le operazioni di trattamento termico è possibile alterare la proprietà fisiche e meccaniche dei metalli, rendendo quello che prima era un elemento grezzo un materiale più facile da lavorare e con le caratteristiche richieste.
I cicli di riscaldamento e raffreddamento industriali seguono dei parametri precisi, impostati sulla base del metallo che si vuole ottenere una volta terminato il processo. I metalli maggiormente sottoposti a trattamento termico industriale sono l’acciaio al carbonio, l’acciaio inossidabile e l’alluminio. Se per l’alluminio gli interventi migliorativi riguardano soprattutto l’invecchiamento, trattandosi di un metallo già di per sé molto duttile, per quanto riguarda l’acciaio inossidabile e l’acciaio di carbonio (i quali differiscono per la quantità di carbonio e cromo presente nella struttura chimica) il trattamento termico andrà ad addolcire la durezza del metallo per facilitarne la lavorazione.
Le principali tipologie di forno industriali per il trattamento termico
Al centro del processo di trattamento termico c’è il forno industriale, un macchinario in grado di portare il metallo che si vuole lavorare alla temperatura stabilita e di mantenerla fino all’ottenimento della modifica desiderata. Sul mercato ne esistono diverse tipologie: di invecchiamento, di sinterizzazione, di indurimento, ma le più diffuse e utilizzate sono per riscaldo, per ricottura e per distensione. Per vedere come sono fatti questi forni industriali attraverso delle immagini e leggere le caratteristiche specifiche di ognuno, si può consultare il sito https://www.ferropietro.it/forni-per-trattamento-termico-metalli.
Forni per riscaldo
Il forno per riscaldo viene utilizzato per portare il metallo a temperature molto elevate, mantenendolo però allo stato solido. Costruiti sia con alimentazione a gas che elettrica, i forni adempiono a diverse funzioni nelle industrie metallurgiche: addolciscono l’acciaio prima della lavorazione, creando spezzoni per la successiva forgiatura; migliorano la proprietà di allungamento delle leghe d’alluminio (processo chiamato invecchiamento o indurimento per precipitazione), aumentando al contempo la durezza e il limite di snervamento del metallo; consentono il rinvenimento degli acciai al carbonio e attuano i processi di cementazione dell’acciaio.
Forni per ricottura
Utilizzato esclusivamente per il trattamento termico dell’acciaio inox, il forno per ricottura (alimentato elettricamente) scalda a temperature molto elevate l’acciaio, per poi raffreddarlo rapidamente. Il grande sbalzo termico ammorbidirà la lega, aumentandone la duttilità prima della lavorazione. Dovendo raffreddare la lega in un breve lasso di tempo, il forno per ricottura è dotato di docce di raffreddamento che abbassano la temperatura degli spezzoni appena usciti dal forno.
Forni per distensione
Il forno per distensione elimina le tensioni interne al metallo attraverso un riscaldamento rapido e un ciclo di raffreddamento graduale in aria. Solitamente viene impiegato per il trattamento degli stampi una volta saldati.
Parametri e variabili del trattamento termico
Come si è visto, il trattamento termico di un metallo prevede una serie di operazioni legate ai processi di riscaldamento e raffreddamento della lega che si vuole ottimizzare. Tuttavia, i parametri coinvolti non si limitano alla temperatura e al tipo di lega, ma coinvolgono anche l’atmosfera, la diffusione superficiale e la placcatura superficiale.
Controllare ognuno di questi parametri significa incidere attivamente nella selezione delle proprietà desiderate del componente metallico. Per tale ragione, i forni industriali, oltre a regolare la temperatura della lega, utilizzano dei gas per controllare l’atmosfera del processo. I gas andranno a ridurre gli effetti indesiderati di ossidazione agendo sulla superficie del metallo e garantendo un corretto condizionamento chimico.
Insomma, lungi dal ridursi a una semplice operazione di pochi passaggi, il trattamento termico dei metalli industriali richiede una conoscenza approfondita dell’intero ventaglio dei processi attuati, senza contare la necessaria padronanza dei principi chimici, fisici e meccanici coinvolti.