rinvenimento definition and meaning

Rinvenimento

Il rinvenimento è un trattamento termico di un metallo eseguito al fine di ridurre gli effetti negativi della tempra sul materiale, nel caso questo presenti eccessiva durezza e quindi fragilità.
Nel rinvenimento si riscalda a temperatura T < Ac₁ sufficiente a ripristinare la diffusività di un elemento presente in minore quantità nel metallo, in modo che tale elemento possa separarsi dalla matrice in forma finemente dispersa.
Un'applicazione tipica è la trasformazione della martensite e dell'eventuale austenite residua per riscaldamento di un acciaio. Gli stadi di questo processo, per un acciaio al solo carbonio, sono elencati di seguito.

Primo stadio 80-160 °C: la martensite con C < 0,2% non ha trasformazioni di fase, ma solo un addensamento del C presso le dislocazioni; se C > 0,2%, la martensite si porta a una concentrazione di C dello 0,2% grazie alla precipitazione del carburo ε di composizione Fe_2,4C, riducendo così le sue distorsioni reticolari e quindi la fragilità.
Secondo stadio 100-300 °C: l'austenite residua si trasforma in bainite inferiore, con aumento del volume dell'acciaio.
Terzo stadio 250-400 °C: la martensite con C = 0,2% e il carburo ε cominciano a trasformarsi in ferrite e cementite, formando la troostite di rinvenimento (simile alla Bainite) dove avviene il completo recupero dell'Austenite residua.
Quarto stadio 400-700 °C: gli sferoidi minori di cementite accrescono quelli maggiori, dando origine alla sorbite di rinvenimento, e, continuando oltre i 600 °C, la ferrite ricristallizza in cristalli equiassici: si ottiene la "sorbite" una struttura caratterizzata da carburi con morfologia globulare e con ottime caratteristiche di tenacità (da non confomdersi con la perlite globulare che si ottiene con i trattamenti di ricottura di globulizzazione).

Per un acciaio legato si può avere un quinto stadio: per temperature di rinvenimento oltre i 500 °C e tenori elevati di elementi si ha la precipitazione di carburi dei soli elementi metallici M (ad esempio MC o M₂C), con conseguente nuovo aumento della durezza.

Esistono casi particolari in cui il rinvenimento può portare a fragilità:

Fragilità a 250-400 °C, irreversibile: ne risentono gli acciai al carbonio e quelli bassolegati
Fragilità a 450-550 °C, reversibile: è nota anche come malattia di Krupp e si ipotizza causata dalla formazione di un precipitato ai giunti dei grani, che abbassa la coesione intercristallina.

Il fenomeno della fragilità al rinvenimento si ha quando nel passaggio lento nel campo di temperatura critico (circa tra i 300 e 500 °C) durante il rinvenimento avviene che per alcuni acciai diminuisce molto la resilienza, l'acciaio risulta ancora più fragile della martensite. Sono soggetti a questo fenomeno gli acciai a grana grossa (rispetto a quelli a grana fine) e gli acciai al cromo, cromo-nichel, manganese, cromo-manganese. Per eliminare il fenomeno della fragilità al rinvenimento ci sono tre possibilità:

1- Raffreddamento veloce dell'acciaio in modo che la caduta ai bordi dei cristalli non avvenga;

2- Rinvenimento eseguito a temperature inferiori all'intervallo critico (questo però non ci permette di ottenere la struttura sorbite, cioè quella tipica degli acciai da costruzione);

3- Aggiunta di elementi di alligazione (Molibdeno, Tungsteno) nell'acciaio in grado di eliminare questo fenomeno.

Rinvenimento multiplo

Il trattamento di rinvenimento deve sempre essere eseguito immediatamente dopo la tempra o addirittura prima che il pezzo si raffreddi sotto gli 80 °C, così da evitare (o ridurre di molto) la formazione delle cricche.
Lo svantaggio di questa procedura è che si rischia di stabilizzare una certa quantità di austenite non ancora trasformata in martensite. Se però il rinvenimento è portato ad alta temperatura, per esempio fino 500 °C negli acciai rapidi, non si trasforma più l'austenite in bainite, tuttavia la si impoverisce di carbonio, ne si innalza M_s e M_f e se ne favorisce infine la trasformazione in martensite.
Risulta quindi necessario un successivo rinvenimento, che tenacizza l'ultima martensite formatasi. Su acciai rapidi e alto legati si può arrivare fino a quattro rinvenimenti successivi.

Voci correlate

Trattamenti termici degli acciai

V · D · M

Siderurgia

Minerali ferrosi

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Leghe ferro-carbonio

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