Che cos'è l'estinzione?

In metallurgia, la tempra è definita come "estrazione controllata di calore". La parola più importante in questa definizione è "controllato". L'estinzione è un metodo rapido per riportare i metalli a temperatura ambiente dopo il trattamento termico per evitare che il processo di raffreddamento alteri significativamente la microstruttura del metallo. Immergendo un oggetto metallico in olio o acqua, la scelta del liquido o dell'aria forzata è chiamata mezzo, dopodiché il metallo viene rapidamente raffreddato dalle alte temperature quando si forma. Questo viene spesso utilizzato per preservare le proprietà meccaniche relative alla struttura cristallina o alla distribuzione delle fasi, che vengono perse con il raffreddamento lento. Questa tecnica viene solitamente applicata a oggetti in acciaio che conferiscono durezza. D'altra parte, gli oggetti di rame induriti mediante martellamento o altra deformazione a temperatura normale possono essere riportati a uno stato malleabile mediante riscaldamento e tempra.

Come estinguere

I mezzi di tempra comunemente usati includono polimeri per usi speciali, convezione ad aria forzata, acqua dolce, salamoia e olio. L'acqua è un mezzo efficace quando l'obiettivo è ottenere la massima durezza nell'acciaio. Tuttavia, l'uso di acqua può causare la rottura o la deformazione del metallo.

Se non è richiesta una durezza estrema, nel processo di tempra è possibile utilizzare olio minerale, olio di balena o olio di semi di cotone. Per chi non lo sapesse, il processo di spegnimento può sembrare drammatico. Quando il metalmeccanico trasferisce il metallo caldo nel mezzo selezionato, una grande quantità di vapore sale dal metallo.

Mezzo di spegnimento

Ci sono una varietà di mezzi di tempra disponibili per eseguire il processo di tempra. Ogni mezzo ha le sue caratteristiche di spegnimento uniche. Le considerazioni per il tipo di supporto utilizzato includono la velocità di spegnimento, i problemi ambientali dei media di spegnimento, la sostituzione dei media di spegnimento e il costo dei media di spegnimento. I seguenti sono i principali tipi di mezzi di tempra:

Aria

Olio

acqua

salamoia

Aria

L'aria è un mezzo di tempra popolare utilizzato per raffreddare i metalli per la tempra. L'economicità è uno dei principali vantaggi dell'aria. La sua convenienza è il risultato della sua abbondanza sulla terra. In effetti, qualsiasi materiale che viene riscaldato e poi raffreddato a temperatura ambiente semplicemente stando in piedi da solo è considerato temprato all'aria. La tempra ad aria è anche più intenzionale quando viene compressa e forzata attorno al metallo da temprare. Questo raffredda le parti più velocemente dell'aria ferma, sebbene anche l'aria compressa possa ancora raffreddare molti metalli troppo lentamente per modificare le proprietà meccaniche.

Olio

L'olio può estinguere il metallo riscaldato più velocemente dell'aria compressa. Per spegnere con l'olio, posizionare la parte riscaldata in un serbatoio riempito con una sorta di olio. L'olio può anche essere lavato attraverso le parti. A causa delle diverse velocità di raffreddamento e punti di infiammabilità, vengono solitamente utilizzati diversi tipi di oli a seconda dell'applicazione. Tuttavia, il tasso di tempra dell'olio è molto inferiore a quello dell'acqua. Ferrite e troostite possono formarsi anche in piccole porzioni. È possibile ottenere tassi intermedi tra acqua e olio con acqua contenente il 10-30 percento di Ucon, una sostanza con solubilità inversa e quindi si deposita sugli oggetti per rallentare la velocità di raffreddamento. Per ridurre al minimo la deformazione, gli oggetti cilindrici lunghi devono essere temprati verticalmente, con i bordi delle parti piatte e delle parti spesse che entrano prima nella vasca fusa. Per evitare che le bolle di vapore formino punti molli, il bagno di raffreddamento in acqua deve essere agitato.

Acqua

L'acqua è anche in grado di estinguere rapidamente i metalli riscaldati. Raffredda il metallo più velocemente dell'olio. In un modo simile alla tempra con olio, il serbatoio viene riempito d'acqua e il metallo riscaldato viene immerso in essa. Può anche essere lavato attraverso le parti. Uno dei vantaggi dell'acqua è che l'infiammabilità del mezzo non è un problema. Inoltre, l'acqua è uno dei mezzi di tempra più efficaci che richiedono la massima durezza, ma è soggetta a deformazioni e screpolature del prodotto. Dove la fermezza può essere sacrificata, usa oli di balena, semi di cotone e minerali. Questi tendono a ossidarsi e formare fanghi, riducendo l'efficienza.

Salamoia

La salamoia è una miscela di acqua e sale. L'acqua salata si raffredda più velocemente dell'aria, dell'acqua e dell'olio. La ragione di ciò è che la miscela di sale e acqua impedisce la formazione di bolle quando viene a contatto con il metallo riscaldato. Ciò significa che una parte maggiore della superficie del metallo sarà ricoperta da liquido, anziché da bolle.

Acciaio rinforzato

Quando si parla del processo di tempra, l'acciaio merita una menzione speciale perché le sue proprietà meccaniche sono molto sensibili alla tempra. Attraverso un processo di tempra chiamato tempra da tempra, l'acciaio viene portato a una temperatura superiore alla sua temperatura di ricristallizzazione e raffreddato rapidamente attraverso il processo di tempra. Rispetto al raffreddamento lento, la tempra rapida modifica la struttura cristallina dell'acciaio. A seconda del contenuto di carbonio e degli elementi di lega dell'acciaio, può lasciare una microstruttura più dura e fragile, come la martensite o la bainite, mentre subisce il processo di tempra da raffreddamento. Queste microstrutture portano ad un aumento della resistenza e della durezza dell'acciaio. Tuttavia, rendono l'acciaio suscettibile alla fessurazione e riducono notevolmente la duttilità. Per questo motivo, alcuni acciai vengono ricotti o normalizzati dopo il processo di tempra da raffreddamento.

Processo di spegnimento

Il processo di tempra è progettato per modificare la microstruttura del metallo insieme ai processi termici. Se fatto correttamente, questo produrrà la massima resistenza e un buon allungamento nel getto.

La tempra dell'acciaio viene solitamente eseguita mediante immersione in acqua, olio, soluzione polimerica o sale, sebbene a volte venga utilizzata aria forzata. Come risultato della tempra, l'hardware di produzione deve sviluppare una microstruttura temprata accettabile e, nelle aree critiche, le proprietà meccaniche devono soddisfare le specifiche minime dopo che la parte è stata temprata. L'efficacia della tempra dipende dalle proprietà di raffreddamento del mezzo di tempra in relazione alla capacità di tempra dell'acciaio. Pertanto, i risultati possono variare variando la composizione dell'acciaio o il tipo di mezzo di agitazione, temperatura e tempra.

La progettazione del sistema di spegnimento e l'accuratezza della manutenzione del sistema contribuiscono al successo del processo. Il design della parte contribuisce anche alle proprietà meccaniche e alla distorsione dovute alla tempra.