Indurimento per precipitazione: Acciai inossidabili

I trattamenti termici per precipitazione consentono di rendere i materiali più resistenti tramite il rilascio controllato dei costituenti per formare aggregati di precipitato che incrementano significativamente la resistenza del componente.

Vantaggi

Vi sono varie leghe a base di acciaio inossidabile fuso e lavorato con varie caratteristiche che possono essere migliorate mediante solubilizzazione o solubilizzazione e indurimento per invecchiamento (precipitazione). Tali trattamenti termici consentono, in genere, di migliorare caratteristiche quali la resistenza meccanica alla temperatura ambiente e/o a temperatura elevata e la resistenza alla corrosione.

Applicazioni e materiali

Le proprietà delle leghe a base di acciai inossidabili trattabili con indurimento per precipitazione possono essere migliorate mediante la selezione di parametri di trattamento termico appropriati. L’applicazione di semplice solubilizzazione o solubilizzazione seguita da indurimento per invecchiamento (precipitazione) è comunemente utilizzata con acciai inossidabili trattabili con indurimento per precipitazione.

Solubilizzazione

• Durante il processo di fabbricazione, la maggior parte dei materiali possono essere incrudita, limitando la possibilità di trattare ulteriormente il materiale. La solubilizzazione (distensione) può ridurre questa condizione di incrudimento per consentire un ulteriore trattamento.
• I processi di fabbricazione, come la brasatura, la saldatura o il taglio a laser/fiamma, possono avere un impatto indesiderato sulle proprietà del materiale. Questa condizione può essere evitata mediante la solubilizzazione prima di un ulteriore trattamento.
• I processi di fabbricazione possono comportare l’avvio prematuro del processo finale di indurimento per invecchiamento (precipitazione). Questa condizione può essere evitata mediante la ri solubilizzazione prima di un ulteriore trattamento.
• Si sconsiglia di mettere in servizio un materiale unicamente trattato con solubilizzazione in quanto la presenza di martensite non rinvenuto può causare rotture dovute a fragilità e perdite indesiderabili di resistenza alla corrosione. Si possono menzionare come esempi 15-5PH, 17-4PH e Ph13-8Mo.

Indurimento per invecchiamento (precipitazione)

• Lo sviluppo delle proprietà del materiale finale necessarie per soddisfare specifici criteri progettuali di un pezzo richiede in genere che il materiale (fuso/lavorato) venga sottoposto ad un lungo ciclo di trattamento termico a temperatura inferiore al fine di ottenere una microstruttura specifica in lega; il processo viene denominato indurimento per invecchiamento (precipitazione).
• In genere, questa fase viene eseguita durante o alla fine del processo di fabbricazione, in quanto il trattamento termico causa un sensibile incremento della durezza del materiale e si producono delle importanti variazioni di dimensioni prevedibili (contrazioni) che devono essere tenute in considerazione. I costi di lavorazione possono aumentare notevolmente se è necessaria una lavorazione dopo l’indurimento per invecchiamento (precipitazione).
• Di seguito sono elencati tipici esempi di materiali: 15-5PH, 17-4PH, 17-7PH e Maraging 250.
• Le denominazioni tipiche di trattamento termico sono H900 o H1075, in cui H900 indica un invecchiamento a 900°F per un’ora e H1075 un invecchiamento a 1075°F per 4 ore. In tutti i casi, è importante iniziare con materiale trattato con solubilizzazione o, più comunemente, denominato Condizione A.

Dettaglio dei processi

• La solubilizzazione viene in genere effettuata a temperature comprese tra 1700 e 1950 °F sottovuoto, seguita da un rapido raffreddamento del ventilatore a gas a temperatura ambiente. In genere, il materiale deve essere raffreddato ad una temperatura inferiore a 90°F (o meno, in alcuni casi) prima del trattamento ulteriore.
• Un gruppo di leghe metastabili (17-7PH, ad esempio) richiedono diverse fasi di trattamento intermedio dopo la solubilizzazione per ottenere le proprietà desiderate prima dell’indurimento per invecchiamento (precipitazione). Tali fasi includono un trattamento preliminare dell’austenite e un congelamento per garantire la trasformazione completa dell’austenite in martensite.
• L’indurimento per invecchiamento (precipitazione) viene in genere effettuato a temperature comprese tra 900 e 1150°F sottovuoto, in atmosfera inerte o aria per tempi di attesa che variano da 1 ora a 4 ore in base al materiale esatto e alle caratteristiche specificate.
• Le specifiche industriali applicabili devono includere SAE AMS 2759/3.