Issue 18

D. Firrao et alii, Frattura ed Integrità Strutturale, 18 (2011) 54-68; DOI: 10.3221/IGF-ESIS.18.06 56 dimensioni progressivamente più grandi. D’altra parte, la temprabilità è poco influenzata dalle variazioni di diffusività termica, α , degli acciai in conseguenza di piccole variazioni composizionali quali quelle che esistono fra i vari acciai al carbonio e fra questi e gli acciai basso-legati. Si può quindi concludere che la possibilità di ottenere una tempra completa in un componente di acciaio è solo funzione delle variazioni di velocità critiche di tempra, conseguenti alla presenza di tenori variabili di carbonio e di tutti gli altri elementi leganti sostituzionali del ferro ad eccezione del cobalto. D’altra parte l’estensione delle zone che presentano le diverse microstrutture sopra menzionate è profondamente influenzata dalle dimensioni complessive del pezzo e dalla capacità raffreddante del fluido di tempra, che è fortemente variabile: il coefficiente liminare di scambio fra acciaio e fluido temprante, λ, tende a valori molto alti per una salamoia ghiacciata e scende quando si passa all’acqua, alle soluzioni acquose di poliglicoli, agli oli di tempra ed all’aria. Inoltre, considerando che λ fa parte del numero di Nusselt, Nu , e che questo è funzione del numero di Reynolds, Re , o di Grashof, Gr , 2 e del numero di Prandtl, Pr , si capisce che viscosità del mezzo, massa volumica, calore specifico e velocità di agitazione giocano un ruolo molto importante. Nel caso dei gas è da considerare anche la pressione che si riflette sulla massa volumica. Per questa ragione per ogni mezzo temprante si associa di solito un’indicazione della velocità di agitazione. Tutte le informazioni sull’efficacia del mezzo temprante vengono raccolte in metallurgia degli acciai nell’Indice di drasticità di tempra, [1] H = λ /(2· α ), che vale 5 pollici -1 (44 m -1 ) per la salamoia ghiacciata violentemente agitata e 0,2 pollici -1 (7,9 m - 1 ) per un olio poco agitato. Le informazioni fin qui date sull’efficacia del mezzo temprante ci fanno comprendere che se si prende una serie di pezzi cilindrici di un determinato acciaio a diametro crescente e li si tempra in un dato mezzo temprante con una agitazione fissa, gli effetti sull’estensione delle varie zone a microstruttura indicata sopra saranno variabili. La durezza lungo il diametro di una sezione normale all’asse sarà costante e pari alla durezza della martensite se il diametro del componente è piccolo; all’aumentare del diametro, al centro del pezzo si comincerà ad avere una durezza un po’ inferiore, segno che si è entrati in un campo martensite + bainite, una durezza ancora più bassa se si cominceranno ad manifestarsi prima ferrite e poi anche perlite ed una durezza minima se si avrà a cuore solo perlite (che potrà essere prima fine e poi grossolana). Se a cuore si forma solo perlite si avrà una “curva ad U” completa, altrimenti due curve simmetriche si incroceranno in una cuspide (Fig. 1). Figura 1 : Curve ad U schematiche per un acciaio di composizione eutettoidica. Figure 1 : Schematic hardness test traverses (U curves) for an eutectoidic steel. Si definisce diametro critico, D c , di un determinato acciaio temprato in un mezzo temprante con una determinata agitazione (e quindi con un valore di H fisso) il diametro di un cilindro che presenta a cuore il 50% di martensite (per definizione pezzo completamente temprato); per tutti i pezzi con diametro inferiore, il contenuto di martensite a cuore sarà superiore al 50%, mentre per diametri più grandi il tenore di martensite sarà inferiore al 50%. Per ogni acciaio ci saranno n possibili valori di D c , corrispondenti ad n valori possibili di H . 2 Si usa il numero di Grashof solo per fluidi in quiete.