La tempra, detta anche indurimento, è il processo di riscaldamento e successivo raffreddamento dell'acciaio (o di altre leghe) ad alta velocità, che determina un notevole aumento della durezza, sia in superficie che in profondità. Nel caso della tempra sottovuoto, questo processo viene eseguito in forni a vuoto in cui si possono raggiungere temperature fino a 1300 °C. I metodi di tempra variano a seconda del materiale trattato, ma la tempra in atmosfera di azoto è la più comune.
Tempra in gas sottovuoto:
Durante la tempra in atmosfera di gas sottovuoto, il materiale viene riscaldato in assenza di ossigeno per convezione in un mezzo di gas inerte (N₂) e/o per irraggiamento termico in depressione. L'acciaio viene temprato con un flusso di azoto, la cui velocità di raffreddamento può essere determinata selezionando la sovrapressione. A seconda della forma del pezzo, è possibile scegliere anche la direzione e la durata del flusso di azoto. L'ottimizzazione del tempo e il controllo della temperatura dell'acciaio vengono effettuati durante il processo mediante l'utilizzo di termocoppie pilota che possono essere posizionate sul pezzo nella camera di riscaldamento. L'acciaio trattato termicamente in un forno sottovuoto acquisisce le proprietà di resistenza e durezza specificate in tutta la sezione trasversale, senza decarburazione superficiale. La grana austenitica è fine e conforme agli standard internazionali.
Praticamente tutte le leghe di acciaio tecnicamente interessanti, come gli acciai per molle, gli acciai lavorati a freddo, gli acciai temprati e rinvenuti, gli acciai per cuscinetti antifrizione, gli acciai lavorati a caldo e gli acciai per utensili, nonché un gran numero di acciai inossidabili altolegati e leghe di ghisa, possono essere indurite in questo modo.
Tempra sottovuoto dell'olio
La tempra in olio sottovuoto consiste nel raffreddare i materiali riscaldati mediante olio sottovuoto. Poiché il trasferimento della carica avviene sotto vuoto o in atmosfera di gas inerte dopo aver spurgato il forno con il vuoto, la superficie del pezzo è sempre protetta fino a quando non è completamente immersa nell'olio. La protezione superficiale è molto simile sia per la tempra in olio che in gas.
Rispetto alle tradizionali soluzioni di tempra in olio a pressione atmosferica, il vantaggio principale risiede nel controllo preciso dei parametri di raffreddamento. Con un forno a vuoto è possibile modificare i parametri di tempra standard – temperatura e agitazione – e anche la pressione al di sopra della vasca di tempra.
La modifica della pressione sopra il serbatoio indurrà una differenza di pressione all'interno del bagno d'olio, che a sua volta modificherà la curva di efficienza del raffreddamento dell'olio definita a pressione atmosferica. Infatti, la zona di ebollizione è la fase durante la quale la velocità di raffreddamento è massima. La variazione della pressione dell'olio modificherà la sua vaporizzazione dovuta al calore del carico.
La riduzione della pressione attiverà il fenomeno di vaporizzazione, che darà inizio alla fase di ebollizione. Ciò aumenterà l'efficienza di raffreddamento del fluido di tempra e migliorerà la capacità di indurimento rispetto alle condizioni atmosferiche. Tuttavia, la massiccia generazione di vapore può causare il fenomeno della guaina e comportare potenziali deformazioni.
L'aumento di pressione nell'olio inibisce la formazione di vapore e ritarda l'evaporazione. La guaina aderisce al pezzo e si raffredda in modo più uniforme ma meno brusco. La tempra in olio sottovuoto è quindi più uniforme e comporta minori deformazioni.
Tempra in acqua sottovuoto
Processi come la tempra in olio sottovuoto, rappresentano la soluzione ideale per il trattamento termico di indurimento di alluminio, titanio o altri materiali che necessitano di essere raffreddati a una velocità sufficientemente rapida.
Data di pubblicazione: 7 maggio 2022