Quali sono i principali metodi di ricottura dell'alluminio lavorato?

La ricottura è un processo di trattamento termico utilizzato per ottenere una composizione uniforme, una microstruttura stabile o proprietà di lavorazione favorevoli. A seconda dell'obiettivo, la ricottura dell'alluminio lavorato si suddivide in ricottura di omogeneizzazione, ricottura di ricristallizzazione, ricottura intermedia e ricottura finale.

Ricottura di omogeneizzazione

La ricottura di omogeneizzazione viene effettuata principalmente negli impianti di fusione dell'alluminio e presso i produttori di leghe. Un raffreddamento troppo rapido può provocare un effetto di tempra. Per evitare ciò, il materiale deve raffreddarsi all'interno del forno oppure, una volta estratto, deve essere impilato per il raffreddamento all'aria.

Ricristallizzazione per ricottura

La ricottura di ricristallizzazione elimina i difetti cristallini e l'indurimento da deformazione causati dalla deformazione plastica e migliora la duttilità e la tenacità. La ricristallizzazione avviene attraverso la nucleazione e la crescita di nuovi grani.

Ricottura intermedia

Durante la lavorazione a freddo, spesso non è possibile ottenere una deformazione di entità tale in un’unica operazione. La ricottura intermedia elimina l’incrudimento da lavorazione e ripristina la duttilità, consentendo così di proseguire la deformazione fino a raggiungere le dimensioni e la forma richieste.

Ricottura finale

A seconda della lega e dei requisiti di impiego, la ricottura finale può essere parziale (a bassa temperatura) oppure completa (ad alta temperatura).

La ricottura completa consiste nel riscaldare una lega indurita per deformazione a freddo o parzialmente indurita per tempra al di sopra della sua temperatura di trasformazione e mantenerla a tale temperatura fino alla formazione di una soluzione solida monofasica. Il raffreddamento lento, generalmente in forno, consente alla soluzione solida di decomporsi e alle particelle della seconda fase di coalescere per diffusione.

Nel ricottura parziale, la lega viene riscaldata a una temperatura adeguata al di sotto del punto di trasformazione critico, mantenuta a tale temperatura e quindi raffreddata in modo relativamente rapido, generalmente all’aria. Questo processo elimina parte dell’effetto di incrudimento per facilitare una successiva operazione di formatura con deformazione limitata oppure migliora la duttilità, conservando al contempo parte del rafforzamento derivante dalla deformazione a freddo, ottenendo così uno stato di semidurezza.

La maggior parte dell’energia di deformazione viene dissipata sotto forma di calore, ma una piccola parte rimane nel metallo come energia immagazzinata sotto forma di distorsione reticolare e difetti quali difetti puntiformi, dislocazioni, confini tra sottograni e difetti di impilamento. Questa energia immagazzinata, espressa come aumento dell’energia libera dopo la deformazione a freddo, determina il cambiamento microstrutturale.

Quando il metallo deformato plasticamente viene riscaldato e mantenuto a quella temperatura, la sua struttura subisce tre fasi. Durante la fase di recupero, i grani fibrosi allungati rimangono pressoché invariati al microscopio. Durante la ricristallizzazione, nuovi grani di piccole dimensioni si nucleano all’interno dei grani deformati e crescono fino a quando la struttura fibrosa non viene completamente sostituita da grani equiassiali. Durante la crescita dei grani, i nuovi grani si fondono tra loro fino a raggiungere una dimensione relativamente stabile. Il mantenimento a temperature progressivamente più elevate produce la stessa sequenza.

Durante il recupero, la durezza diminuisce solo leggermente mentre la duttilità migliora; la resistenza subisce variazioni simili, poiché in genere segue l’andamento della durezza. Durante la ricristallizzazione, la durezza e la resistenza diminuiscono in modo significativo e la duttilità aumenta notevolmente. L’aumento di durezza e resistenza prodotto dalla deformazione plastica è associato a una maggiore densità di dislocazioni. La densità di dislocazioni diminuisce solo leggermente durante il recupero, ma cala in modo sostanziale durante la ricristallizzazione.