L’articolo che stai per leggere è una versione abbreviata del Trattamento di carbocementazione creata per i totem interattivi.
I trattamenti termici sono una lavorazione che modifica il materiale a livello microstrutturale, per questo motivo abbiamo realizzato questi totem, che hanno lo scopo di rendere visibile e palpabile la differenza tra un materiale trattato e un materiale non trattato. A sinistra puoi vedere una micrografia di un materiale non trattato, a destra una micrografia dello stesso materiale trattato ed al centro il campione con i due provini.
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Esistono dei particolari trattamenti detti trattamenti termochimici che sfruttando il fenomeno di diffusione allo stato solido (ossia senza fondere il materiale) oltre a modificare la microstruttura modificano la composizione chimica dello strato superficiale, arricchendolo con elementi in grado di conferirgli diverse proprietà meccaniche rispetto al cuore.
Ma come possiamo cambiare la composizione chimica di un materiale allo stato solido?
Uno dei trattamenti termochimici più diffusi è la carbocementazione.
Il Trattamento di carbocementazione consiste nell’arricchire di carbonio lo strato superficiale di un acciaio con basso tenore di carbonio, rendendolo così duro in superfice per resistere all’usura e tenace a cuore per evitare rotture fragili in esercizio mantenendo una buona resistenza a fatica, caratteristiche ideali per organi di trasmissione come alberi ed ingranaggi.
Il processo viene eseguito in appositi forni che permettono, attraverso il flusso di sostanze come alcool e metano, il controllo della quantità di carbonio all’interno del forno.
Il primo step consiste nel posizionare ordinatamente i particolari su apposite attrezzature in modo da evitare il contatto tra un particolare e l’altro, questo permetterà al carbonio presente nell’atmosfera di entrare in contatto con tutta la superficie del pezzo. L’altra funzione delle attrezzature è il cercare di minimizzare le deformazioni che potrebbero formarsi a seguito del trattamento.
Una volta completata questa operazione la carica viene lavata (per rimuovere ogni possibile impurità superficiale) ed infornata.
Il forno porterà quindi l’intera carica ad una temperatura omogenea compresa tra gli 850 e i 950°C ed in seguito verrà immessa una miscela controllata di sostanze in grado di saturare l’atmosfera di carbonio. A questo punto l’acciaio tenderà ad assorbire il carbonio; maggiore sarà il tempo di diffusione, maggiore sarà lo strato cementato. Una volta raggiunto il tempo di diffusione calcolato in base alla profondità che vorremo ottenere, i pezzi sono temprati in olio trasformare la struttura in martensite (vedi qui l’articolo sulle microstrutture).
Dopo tempra però i pezzi risultano molto duri e fragili, per questo motivo viene eseguito un secondo trattamento detto rinvenimento. Il rinvenimento viene eseguito a basse temperature (comprese tra i 180 e i 220°C) in modo da distendere il materiale senza però abbassare le durezze superficiali e senza eliminare le tensioni di compressione necessarie a garantire un elevata vita a fatica del componenete.
Controllando la temperatura di rinvenimento saremo in grado di raggiungere il compromesso desiderato tra durezza e resilienza in base al campo di applicazione del nostro particolare.
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