Proprietà meccaniche degli acciai

Il trattamento termico può essere applicato a diverse tipologie di parti metalliche, indipendentemente dal fatto che siano semilavorate (prodotti intermedi) o finite.

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Le “proprietà”

Come tutti i materiali metallici, anche l’acciaio presenta specifiche proprietà meccaniche. Partiamo però dal principio e iniziamo a considerare che un materiale soggetto a delle lavorazioni produrrà delle reazioni. Ogni materiale risponde a delle sollecitazioni in maniera:

elastica (ad esempio subendo una deformazione)
inelastica (per esempio, rompendosi)

A parità di sollecitazioni, le caratteristiche, definite appunto “proprietà”, determinano una o l’altra possibilità.

Durante un test, un materiale metallico può tenere un comportamento meccanico diverso in base alla direzione lungo la quale si effettua la prova. Si hanno due eventualità a seconda che il materiale sia:

Anisotropo: sarà portato a resistere maggiormente alla trazione se la sollecitazione avviene nel senso delle fibre e in senso trasversale
Isotropo: il valore dato dal test sarà sempre il medesimo per qualsiasi metallo

Di conseguenza non è possibile effettuare una scelta corretta senza conoscere le caratteristiche meccaniche di quel materiale.

Sollecitazioni e proprietà meccaniche

Il nome alle sollecitazioni viene dato dal modo in cui quest’ultime vengono applicate:

Statiche: applicate in modo graduale per un lasso di tempo mediamente lungo (si parla di circa ½,1 secondo)
Dinamiche: applicate in un periodo molto breve (come negli urti)
Concentrate: messe in opera su superfici di area ridotta (puntiforme)
Periodiche: ripetute periodicamente nel tempo
D’attrito: tra due parti a contatto in moto relativo una rispetto all’altra

Tra le proprietà più importanti dell’acciaio possiamo menzionare:

Capacità di deformazione e durezza
Buona resistenza alla rottura a trazione e allo snervamento
Resistenza alla corrosione (quando abbiamo a che fare con acciai inossidabili e inox)
Buona conducibilità termica

Qui sotto trovi la connessione tra le proprietà meccaniche e le tipologie di sollecitazione sopra descritte:

Resistenza meccanica: capacità di resistere alle sollecitazioni statiche;
Resistenza d’attrito: capacità di resistere alle sollecitazioni d’attrito;
Resistenza alla fatica: capacità di resistere alle sollecitazioni periodiche
Resilienza: capacità di resistere alle sollecitazioni dinamiche;
Durezza: capacità di resistere alle sollecitazioni concentrate;

Esistono numerosi test a cui gli acciai devono essere sottoposti per determinare le loro proprietà meccaniche:

Prova di trazione
Prova di durezza
Prova di resilienza
Prova di scorrimento
Prova di fatica

La resistenza meccanica a rottura negli acciai non è elevata. Un valore migliore in questo ambito lo hanno gli acciai speciali.

Prodotti intermedi

I semilavorati, come tubi, lamiere e bobine in acciaio, sono realizzati a partire dai prodotti primari di acciaieria subendo trasformazioni a caldo e, per alcuni di essi, a freddo. Sono necessarie specifiche proprietà meccaniche e determinate caratteristiche per permettere la successiva trasformazione in parte finita e l'utilizzo finale nell'industria. Il semilavorato per essere perfettamente lavorabile, deve essere soggetto ad un trattamento termico di ricottura ad alta temperatura in atmosfera protettiva neutra.

Per alcuni materiali, come gli acciai inossidabili, la ricottura viene effettuata in atmosfere protettive e riducenti arricchite con idrogeno. Per gli acciai al carbonio, si utilizzano atmosfere protettive con l'aggiunta di idrocarburi per impedirne la decarburazione.

Parti finite

Le parti finite necessitano di trattamenti termici essenzialmente per migliorare le proprietà del manufatto finito. Questi trattamenti mirano a correggere le caratteristiche interne dei metalli (eliminare le tensioni interne) o/e quelle superficiali (aumentare la durezza, la resistenza alla corrosione o all'usura e all'attrito).

A seconda del tipo di acciaio, è possibile migliorare le proprietà superficiali dei materiali in atmosfere neutre oppure in atmosfere attive dette” termochimiche” tramite l’aggiunta di elementi chimici. Pertanto, a seconda delle specifiche leghe di acciaio o delle forme del manufatto, è possibile scegliere il trattamento termico appropriato per ottenere parti finite con la struttura metallurgica e le proprietà meccaniche necessarie per uno specifico settore industriale.

Come analizzare un metallo sottoposto a trattamento termico?

I campioni permettono di misurare in laboratorio le modifiche delle proprietà meccaniche dell'acciaio. I campioni vengono presi all’uscita del forno e consentono di testare i moduli di elasticità, durezza, resistenza agli urti, resilienza, per garantire che la parte sia conforme ai requisiti richiesti.

Contatta il nostro team di esperti di Air Liquide che sarà in grado di consigliarti quali trattamenti termici e quali impianti sono necessari per lavorare i prodotti intermedi o le parti finite.

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