Le proprietà e la stabilità dimensionale delle leghe di alluminio possono essere regolate tramite ricottura, tempra o trattamento termico di soluzionamento, invecchiamento naturale e artificiale, sovrainvecchiamento e trattamento ciclico. La presente guida illustra lo scopo, l’intervallo di temperatura, il tempo di mantenimento, il metodo di raffreddamento e l’effetto previsto di ciascun processo. Inoltre, riassume le designazioni di tempra di base F, O, H, W e T definite per i prodotti in alluminio lavorato, aiutando i lettori a collegare la storia della lavorazione con la resistenza, la duttilità, la resistenza alla corrosione, le tensioni interne e la stabilità dimensionale. L’articolo riporta le condizioni di processo, le unità di misura, i gradi dei materiali e le relazioni tecniche riportate nella fonte, come riferimento pratico.
La ricottura allevia le tensioni di fusione e quelle interne causate dalla lavorazione meccanica, stabilizza la forma e le dimensioni del pezzo e sferoidizza alcuni cristalli di silicio nelle leghe Al-Si per migliorarne la duttilità. I pezzi fusi in lega di alluminio vengono riscaldati a una temperatura compresa tra 280 e 300 °C, mantenuti a tale temperatura per 2-3 ore e raffreddati nel forno fino a raggiungere la temperatura ambiente. La soluzione solida si decompone lentamente e le particelle precipitate della seconda fase si uniscono, alleviando le tensioni interne, stabilizzando le dimensioni, migliorando la duttilità e riducendo la deformazione e la deformazione.
La tempra consiste nel riscaldare un pezzo fuso in lega di alluminio ad alta temperatura, generalmente vicina al punto di fusione eutettico e solitamente superiore a 500 °C, e nel mantenerlo a tale temperatura per più di 2 ore, in modo che le fasi solubili si dissolvano completamente. Il pezzo fuso viene quindi raffreddato rapidamente in acqua a una temperatura compresa tra 60 e 100 °C. Il raffreddamento rapido consente di mantenere la massima quantità di costituenti indurenti in soluzione a temperatura ambiente. Questo trattamento è noto anche come trattamento termico in soluzione o trattamento a freddo.
L'invecchiamento, noto anche come tempra a bassa temperatura, consiste nel riscaldare un pezzo fuso in lega di alluminio sottoposto a tempra rapida fino a una temperatura specificata, mantenerlo a tale temperatura e quindi raffreddarlo all’aria fino a temperatura ambiente. Il processo decompone la soluzione solida supersatura e stabilizza la matrice della lega. Con l’aumentare della temperatura e del tempo, gli atomi si riorganizzano inizialmente nel reticolo della soluzione solida supersatura per formare zone G-P I ricche di soluto. Le zone G-P I scompaiono, gli atomi della seconda fase si segregano secondo uno schema definito e si formano le zone G-P II. Le fasi successive comprendono la formazione di una seconda fase metastabile, la coesistenza di numerose zone G-P II con una piccola quantità di fase metastabile, la trasformazione della fase metastabile in fase stabile e la coalescenza delle particelle della seconda fase. L’invecchiamento si divide in invecchiamento naturale e artificiale. L’invecchiamento naturale avviene a temperatura ambiente; l’invecchiamento artificiale comprende l’invecchiamento artificiale parziale, l’invecchiamento artificiale completo e il sovrainvecchiamento.
Il pezzo fuso viene riscaldato a una temperatura compresa tra 150 e 170 °C e mantenuto a tale temperatura per 3-5 ore. Ciò garantisce una buona resistenza alla trazione, duttilità e tenacità, ma una resistenza alla corrosione relativamente bassa.
Il pezzo fuso viene riscaldato a una temperatura compresa tra 175 e 185 °C e mantenuto a tale temperatura per un periodo compreso tra 5 e 24 ore. Ciò garantisce una resistenza alla trazione sufficiente e la massima durezza, ma un allungamento inferiore.
Il pezzo fuso viene riscaldato a una temperatura compresa tra 190 e 230 °C e mantenuto a tale temperatura per un periodo compreso tra 4 e 9 ore. La resistenza diminuisce mentre la duttilità aumenta, garantendo una maggiore resistenza alle sollecitazioni e alla corrosione. Questo processo è noto anche come tempra di stabilizzazione.
Il pezzo fuso viene raffreddato a una temperatura inferiore allo zero, ad esempio −50, −70 o −195 °C, e mantenuto a tale temperatura, per poi essere riscaldato a una temperatura inferiore a 350 °C. La ripetuta contrazione ed espansione del reticolo della soluzione solida provoca piccoli spostamenti dei grani in ciascuna fase, portando le zone di segregazione atomica e le particelle intermetalliche in una condizione più stabile. Ciò migliora la stabilità dimensionale e volumetrica. Il trattamento ciclico viene utilizzato per pezzi altamente precisi e dimensionalmente stabili, compresi alcuni componenti di strumenti di ispezione, ma non viene normalmente applicato ai getti generici.
ISO 2107:2023, Alluminio e leghe di alluminio – Prodotti lavorati – Designazioni dei trattamenti termici, definisce le designazioni di base dei temperamenti utilizzando una sola lettera maiuscola.
| Codice | Nome | Descrizione e applicazione |
|---|---|---|
| F | Così come realizzato | Prodotti per i quali, durante la formatura, non viene applicato alcun controllo specifico sulle condizioni di incrudimento o di trattamento termico. Di norma non vengono specificati limiti precisi relativi alle proprietà meccaniche. |
| O | Ricotto | Prodotti in alluminio forgiato e in lega di alluminio sottoposti a ricottura per ottenere una resistenza inferiore e una maggiore duttilità. |
| H | Indurito per deformazione | Prodotti rinforzati mediante incrudimento. Dopo l'incrudimento è possibile applicare un ulteriore trattamento termico per ridurre parzialmente la resistenza. |
| W | Trattato termicamente in soluzione | Prodotti che invecchiano naturalmente a temperatura ambiente dopo il trattamento termico in soluzione. Questo stato di tempra instabile viene normalmente utilizzato solo durante l'invecchiamento naturale. |
| T | Trattato termicamente fino a raggiungere un stato di tempra stabile diverso da F, O o H | Prodotti portati a una tempra stabile mediante trattamento termico, con o senza ulteriore incrudimento. |
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