L’errore più comune in tema di temprabilità consiste nel considerarla come quella caratteristica volta ad ottenere un’elevata durezza nel trattamento di tempra.
In realtà la peculiarità che tale termine indica si riferisce alla capacità di ottenere una trasformazione martensitica al cuore dei pezzi, altrimenti detta penetrazione di tempra. Il cuore, in termini metallurgici, rappresenta il nucleo di uno determinato spessore da temprare.
Entrando nel dettaglio possiamo iniziare con un esempio pratico.
Si vuole temprare 1 tondo di acciaio avente spessore 100mm per ottenere al cuore HRC 40-45 a tutta tempra, cioè senza il trattamento termico di rinvenimento.
Occorre chiedersi anzitutto quali acciai possiedono le potenzialità per arrivare a 40-45 HRC.
La percentuale di carbonio necessaria per trasformare l’austenite in martensite con tale durezza è di circa 0.20/0.23: bisogna quindi orientarsi su leghe di tali caratteristiche. Temprando con trasformazione completa questa percentuale di carbonio la durezza ottenuta in superficie sarà senz’altro 42-45 HRC.
La richiesta però indica che tale valore dovrà essere riscontrato a cuore del pezzo, quindi l’asportazione di calore dovrà avere una velocità sufficiente per contrastare l’effetto massa del nucleo agli strati soprastanti che inevitabilmente risulteranno sempre influenzati da un apporto di calore, creando una diminuzione di durezza proporzionale alla quantità di calore non asportata rispetto alla zona corticale.
Prendiamo in considerazione 2 colate aventi stechiometrie costanti in carbonio, ma variabili in elementi di lega:
1° Esempio %C 0.22 2° Esempio %C 0.22
%Mn 0.4 % Mn 0.8
%Cr 0.2 % Cr 1
%Ni 0.1 % Ni 2
%Mo 0.01 % Mo 0.4
Il primo esempio rappresenta un comune acciaio al carbonio con una piccola aggiunta di Cromo; elementi significativi come Nichel e Molibdeno non risultano essere sufficienti per ottenere una buona penetrazione di tempra.
Infatti, a tondo sezionato, ci si accorge che il tondo temprato con questa analisi mette in evidenza una differenza di durezza tra la superficie ed il cuore di ben 20 HRC.
Se in superficie la trasformazione risulta completa, al cuore non è arrivata neppure al 50%.
Nel secondo esempio si nota come le percentuali degli elementi di lega siano presenti con tenori ben più elevati. Questi valori determinano una più elevata temprabilità e garantiscono 40-41 HRC sino al cuore del pezzo.
Con questo si può dedurre che la temprabilità non dipende dalla percentuale di carbonio ma dalla presenza di elementi leganti i quali, abbassando i punti di trasformazione dell’acciaio e spostando il naso della curva di Bain verso destra favoriscono la penetrazione di tempra.
Percentuali crescenti di carbonio determinano l’aumento della durezza dopo tempra in superficie e proporzionalmente al cuore a seconda del tenore degli elementi di lega presenti.
