Rinvenimento

[Aldebaran]

Rinvenimento

Allo stato temprato l'acciaio presenta una elevata durezza e basse caratteristiche di tenacità. È necessario quindi ricorrere ad un successivo trattamento che ne modifichi, più o meno profondamente, la struttura martensitica di tempra annullandone le tensioni e la fragilità. Questo trattamento, denominato rinvenimento, comprende un riscaldo ad una temperatura inferiore ad AC1, un mantenimento per un certo tempo a questa temperatura ed infine un raffreddamento in un mezzo appropriato fino a temperatura ambiente. Il rinvenimento deve essere eseguito immediatamente dopo la tempra, per evitare il pericolo di cricche causa l'elevato stato tensionale in cui si trovano i pezzi temprati. La temperatura di rinvenimento va scelta in modo da ottenere il miglior compromesso tra le carattenstiche di durezza e di tenacità. E noto infatti che con l'aumentare della temperatura si ha un progressivo incremento della tenacità, dell'allungamento e della contrazione e, corrispondentemente, una diminuzione della durezza, della resistenza a trazione e dello snervamento. L'andamento delle caratteristiche meccaniche è messo in evidenza dalle curve di rinvenimento; dette curve sono riportate in diagramma, per la maggioranza degli acciai contemplati a catalogo. Quando la temperatura di rinvenimento è intorno ai 600 °C il trattamento che ne deriva (tempra e rinvenimento) viene chiamato bonifica e permette di conferire all'acciaio un buon compromesso tra tenacità e resistenza. La struttura che ne deriva è detta sorbite. Negli acciai per molle il rinvenimento viene effettuato nell'intervallo 400°÷ 460 °C in modo da garantire elevate caratteristiche di elasticità.
La permanenza alla temperatura di rinvenimento viene stabilita in base alle dimensioni dei pezzi ed al tipo di forno impiegato; essa dovrebbe essere non inferiore alle 2 ore. A titolo informativo riportiamo l'effetto sulla resistenza alla trazione mediamente riscontrato sull'acciaio 39NiCrMo3 temprato e rinvenuto a 600 °C per tempi variabili da 30 minuti a 10 ore, espresso in incrementi positivi o negativi, ponendo uguale a zero la resistenza ottenuta dopo 2 ore.

Durata del rinv. 30' 1h 2h 3h 4h 5h 7h 10h
Rm-N/mm2 +70 +30 0 -20 -35 -45 -60 -80

Questi valori possono essere ritenuti validi, con buona approssimazione, per quasi tutti i tipi di acciai da bonifica. Il raffreddamento finale viene fatto generalmente in aria, ma per gli acciai da bonifica al Mn, Cr, Cr-Mn e Ni-Cr, che risentono del fenomeno della fragilità di rinvenimento, è necessario ricorrere al raffreddamento rapido (acqua od olio). La fragilità di rinvenimento si manifesta con forti cadute dei valori di tenacità negli acciai già citati raffreddando lentamente, dopo rinvenimento, nell'intervallo 500-400 °C.

Il rinvenimento multiplo porta ad un abbassamento del'austenite residua a valori praticamente uguali a zero solo se fatto oltre certe temperature.
Per gli altolegati bisogna raggiungere o superare la temperatura alla quale si ha il picco di indurimento secondario (ovvero quando la precipitazione è completa).

Per i bassolegati, come O1 e O2, le temperature son più basse. Per l'O1 però, ad esempio, rinvenendo a 200°C, per T di austenizzazione di 820°C, si ha sempre il 9% circa di austenite residua.
A 400° C è di meno del 2% circa.

Anche il freezer, nonostante non raggiunga temprature molto basse, trasforma parte dell'austenite residua in martensite, dato che comunque ci si avvicina maggiormente alla temperatura Mf.

La martensite si trasforma in martensite rinvenuta o in troostite o in sorbite...dipende dall'acciaio

Se io ho Mf al di sotto della T ambiente qualsiasi raffreddamento al di sotto di tale temperatura (quella ambiente, ovvero quella a cui in teoria si ferma lo spegnimento) mi dovrebbe permettere di trasformare almeno parte dell'ausenite residua in martensite.

Ovviamente tanto più mi avvicinerò alla temperatura Mf tanto maggiore sarà la quantità di austenite residua che si trasforma in martensite (ed il tutto a patto di fare i sottoraffreddamento subito dopo lo spegnimento, per evitare la stabilizzazione dell'austenite residua o, per alcuni acciai, la sua traformazione in strutture intermedie).

Questo per dire che secondo me anche mettendo le lame in freezer si può trasformare parte dell'austenite residua in martensite(se poi Mf non è molto sotto gli 0°C allora con un freezer che arriva a -30°C si potrebe trasformare tutta l'austenite residua in martensite, almeno teoricamente).

Sempre presupponendo di fare il sottoraffreddamento subito dopo lo spegnimento.

La martensite, per diminuire la sua fragilità, durante il rinvenimento si impoverisce di carbonio.

In questo modo diminuisce la tetragonalità del reticolo TCC.

Il carbonio che migra dal reticolo della martensite, per temperature di rinvenimento molto basse (50-100°C) segrega su difetti reticolari.

A temperature più alte il carbonio va a formare a carburi epsilon che successivamente scompaiono a favore della cementite.
Oltre i 350-400°C circa il reticolo della martensite torna, in partica, ad essere CCC (cucbico a corpo centrato) e quindi la struttura è formata da una matrice ferritica in cui sono dispersi carburi.

Mi spiego meglio. Un K720, un D2, un A2, u 440C o qualsiasi altro acciaio generalmente utilizzato in coltelleria solitamente dopo la tempra ha una durezza decisamente superiore a quella desiderata e con il rinvenimento si ottiene una durezza desiderata.

Quindi generalmente per ottenere i valori di durezza necessari non serve il sottoraffreddamento.

L'austenite residua però, quando presente in buone quantità, può diminuire (anche molto) la tenuta del filo.

La stabilità dell'austenite residua è alta per diversi acciai, come il D2 ad esempio, e non si trasforma a meno che non si faccia o il sottoraffreddamento o non si condizioni la martensite facendo precipitare i carburi secondari.

Comunque, dai dati ce ho io, avere il 10% di austenite residua dopo lo spegnimento non è raro e, come dicevo, non sempre è possibile eliminarla con rinvenimenti a "basse" temperature (150-350°C circa).

L'austenite residua è una fase tenera, che peggiora la tenuta del filo se presente in buone quantità.

La martensite è la struttura tipica degli accia temprati. Il suo tenore di C, e quindi la sua tetragonalità, influisce sula tenuta del filo (perchè influisce sulla durezza ma non in maniera lineare) ma anche i carburi indisciolti contribuiscono ad aumentare la tenuta del filo.

Prendiamo ad esempio lo Sverker 21, il D2 dela Bohler Uddeholm.

Austenizzando a 1020°C, dopo lo spegnimento, dai grafici che danno loro, hai il 12-14% circa di austenite.

Questa austenite residua è molto stabile (per la sua composizione, che sarà grossomodo quella dell'austenite di partenza, ovvero a 1020°C). Infatti non si decompone per temperature inferiori ai 450°C circa (temperatura alla quale avviene appunto il condizionamento della martensite, ovvero la precipitazione dei carburi secondari).
Quindi rinvenenendo a 250°C dovresti avere sempre il 14% di austenite residua.

La durezza dice poco. Infatti la durezza non diminuisce con l'aumentare dell'austenite residua.

Infatti per i vari acciai a comportamento ipereutettoide la quantità di austenite residua aumenta con l'aumentare della temperatura di austenizzazione (sino ad Ac3, quando tutti gli elementi di lega entrano in soluzione, ma in genere non si raggiunge questa temperatura per evitare l'ingrossamento del grano). Non in maniera lineare.

La durezza invece aumenta sino a toccare un massimo ad una determinata temperatura per poi diminuire aumentando ancora la T.

A 1020°C, per lo Sverker, si ha il "picco" di durezza dopo lo spegnimento.

Questo è dovuto al fatto che la durezza della martensite (o meglio, la microdurezza della martensite) tende a crescere molto più lentamente per tenori di C (in soluzione nell'austenite e quindi nel reticolo TCC) superiori allo 0,8% circa.

Quindi se si porta in soluzione una quantità di carbonio maggiore allo 0,7- 0,8% la durezza ricomincia a scendere perchè la microdurezza della martensite cresce lentamente, mentre la quantità di austenite residua continua ad aumentare.

Ergo, si può avere un acciaio con anche più del 10% di austenite residua e una durezza comunque alta (oltre i 60 Hrc).

Fare la tempra e sottoraffreddamento e poi far passare del tempo per fare il rinvenimento è assolutamente da non fare.