Deformazioni e Variazioni Dimensionali durante il Trattamento Termico

Durante i trattamenti termici degli acciai speciali – come tempra, rinvenimento, ricottura – è frequente osservare deformazioni e variazioni dimensionali. Conoscerne le cause è fondamentale per prevenirle e ottenere componenti funzionali, affidabili e conformi al progetto.

Cosa si intende per:

• Deformazione: alterazione della geometria di un pezzo (fuori squadra, ovalizzazione, torsione, ecc.).
• Variazione dimensionale (o meglio volumetrica): cambiamento di volume senza deformazione geometrica.

Sebbene si tratti di fenomeni diversi, si presentano spesso insieme. Capirne le origini permette di contenerli con opportune scelte progettuali e di trattamento termico.

Le deformazioni geometriche sono causate principalmente da tensioni interne dovute a:

• Differenze di temperatura tra cuore e superficie.
• Trasformazioni microstrutturali non uniformi.
• Tensioni residue da lavorazioni meccaniche (incrudimento).
• Errori di posizionamento in forno.

Un principio chiave:
Più bassa è la differenza di temperatura ΔT tra cuore e superficie, minore sarà lo stress termico e la conseguente deformazione che si genera.

1. Tensioni residue da lavorazione
   • Lavorazioni come fresatura o rettifica inducono stati tensionali che si sommano a quelli termici.
2. Disomogeneità termiche
   • Preriscaldi non uniformi
   • Raffreddamenti troppo rapidi
   • Sezioni con spessori diversi
   • Direzionalità del getto di tempra di raffreddamento
3. Posizionamento nel forno
   • Il modo in cui il pezzo viene posizionato può influire notevolmente sulla distribuzione del calore e sul tipo di sollecitazione generata.

La variazione di volume è legata alle trasformazioni di fase dell’acciaio durante il raffreddamento rapido (tempra).

Ad ogni cambiamento di fase corrisponde una variazione di volume che si combina con le deformazioni dovute alla variazione di temperatura.

Un componente industriale prima e dopo la tempra può presentare:

• Variazione degli angoli in corrispondenza degli spigoli.
• Torsione longitudinale.
• Scostamenti localizzati da 0,1 mm fino a diversi mm, in funzione di materiale, sezione e trattamento termico.