Materiali e trattamenti termici
In breve
Il materiale si sceglie prima di disegnare il pezzo, non dopo: decide come si lavora, se si potrà temprare e quanto durerà. In officina la scelta si gioca quasi sempre fra pochi acciai e leghe: C45 e 42CrMo4 da bonifica, 16MnCr5 da cementazione, 11SMnPb37 per i torniti in serie, inox 304 e 316, alluminio 6082 e 7075, ottone.
Le guide di questa sezione coprono le leghe metalliche, i trattamenti termici (tempra, rinvenimento, bonifica, cementazione e nitrurazione) e la lavorazione dei materiali più difficili, a partire dall’inox.
Vai a: le guide · quale trattamento · come scegliere il materiale · da dove partire
Le guide della sezione
- Leghe metalliche: tipi, classificazione e caratteristiche. Acciai al carbonio e legati, inox, ghise, alluminio, rame e titanio: proprietà, usi tipici e una tabella per confrontarli.
- Trattamenti termici degli acciai. Tempra, rinvenimento, bonifica e cementazione, con temperature, tempi e cosa scrivere a disegno.
- Cementazione dell’acciaio. Come si fa, quanto tempo serve per 1 o 2 mm di strato, acciai da cementazione e come si misura la CHD a 550 HV.
- Nitrurazione dell’acciaio. Gassosa, ionica e in bagno di sali, quanto penetra e che durezza si ottiene su ogni acciaio, con le deformazioni ridotte al minimo.
- Lavorare l’acciaio inox. Perché si incrudisce e come impostare inserti, parametri e maschiatura su 304, 316 e duplex.
- Classificazione ISO P, M, K, N, S, H. I gruppi di materiali usati nei cataloghi degli inserti, con i gradi di partenza.
- Finitura superficiale e rugosità. Ra, Rz e classi N, e la rugosità che si ottiene con ogni lavorazione.
Come scegliere il materiale: le domande da farsi
- Che carichi deve reggere? Per alberi e perni sollecitati a fatica si parte da un acciaio da bonifica come il 42CrMo4; per pezzi poco caricati spesso basta un C45 o un acciaio da costruzione.
- Deve resistere all’usura in superficie? Allora serve un trattamento: cementazione su un acciaio da cementazione, oppure tempra a induzione su un C45 o un 42CrMo4.
- Lavora all’umido o in ambiente aggressivo? Inox 304, o 316 se ci sono cloruri, per esempio vicino al mare.
- Conta il peso? Alluminio 6082 per l’uso generale, 7075 quando serve più resistenza.
- È un tornito in grande serie? Un acciaio automatico come l’11SMnPb37 si lavora molto più in fretta, ma non è adatto alla saldatura né alla tempra.
Quale trattamento per quale materiale
Il trattamento si decide insieme al materiale. Gli acciai da cementazione hanno poco carbonio e lo ricevono in superficie; quelli da bonifica e da nitrurazione ne hanno di più e si trattano già bonificati. La tabella riassume le combinazioni più comuni in officina.
| Materiale | Trattamenti adatti | Cosa si ottiene (indicativo) | Guida |
|---|---|---|---|
| C45 | tempra, bonifica, tempra a induzione | con l’induzione superficie dura e cuore tenace; nitrurato resta tra 250 e 500 HV | trattamenti termici |
| 42CrMo4 | bonifica, tempra a induzione, nitrurazione | nitrurato 500–750 HV su un cuore bonificato | nitrurazione |
| 16MnCr5, 20MnCr5 | cementazione, tempra e rinvenimento | superficie intorno a 60 HRC, cuore tenace | cementazione |
| 18CrNiMo7-6 | cementazione, tempra e rinvenimento | come sopra, per ingranaggi molto caricati e sezioni grandi | cementazione |
| 31CrMoV9, 41CrAlMo7-10 | bonifica e nitrurazione | 650–900 HV sul 31CrMoV9, circa 1000–1200 HV sul 41CrAlMo7-10 | nitrurazione |
| X40CrMoV5-1 | tempra, rinvenimento e nitrurazione | 800–1200 HV su strati di 0,1–0,3 mm | nitrurazione |
| Inox austenitico 304 | non si tempra; nitrurazione ionica | strati di qualche centesimo di millimetro | inox |
| Alluminio 6082, 7075 | solubilizzazione e invecchiamento (stato T6) | la resistenza dipende dallo stato di fornitura | leghe metalliche |
Le durezze dei trattamenti termochimici sono valori indicativi: dipendono dal ciclo, dallo stato del materiale e dalla forma del pezzo. A disegno va sempre scritta la richiesta precisa, con profondità e durezza.
Le norme da conoscere per gli acciai sono la EN ISO 683-1 e la EN ISO 683-2 (acciai da bonifica non legati e legati), la EN ISO 683-3 (acciai da cementazione) e la EN ISO 683-5 (acciai da nitrurazione).
Da dove partire
Se devi scegliere un materiale parti dalla guida alle leghe metalliche; se il materiale è già deciso e devi renderlo più duro o più tenace, da quella sui trattamenti termici. Per impostare la lavorazione serve il gruppo ISO del materiale, spiegato nella classificazione P/M/K/N/S/H. E sul disegno scrivi sempre trattamento e durezza, per esempio «42CrMo4 bonificato 28–32 HRC»: «temprato» da solo non dice niente.
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