Che tempra! | Come si trattano i metalli

Il trattamento di tempra consiste in un brusco raffreddamento di un materiale dopo averlo portato a temperatura di austenitizzazione. Si tratta di un processo molto comune per i metalli, e spesso utilizzato anche per il vetro… Ma avete idea di come funzioni e del perché sia un passaggio fondamentale?

La tempra dei metalli

Si definisce appunto temprabilità l’attitudine di un materiale a modificare la propria durezza per effetto di un apposito trattamento termico. Nel senso comune, com’è noto, la tempra è il carattere, la forza d’animo che si evince dalla capacità di resistere alle avversità o di assorbirle. Nel caso dei metalli, possiamo affermare che queste avversità sono i processi che induriscono o ammorbidiscono i materiali: un riscaldamento ad alta temperatura seguito da un raffreddamento brusco.

Se la durezza aumenta, come negli acciai, la tempra si chiama positiva. Se invece questa durezza diminuisce, come nel rame, si dice negativa.

L’importanza del raffreddamento

Dal punto di vista chimico e meccanico la velocità di raffreddamento inibisce l’azione diffusiva atta al ripristino dell’equilibrio. Dunque il numero di vacanze e di cluster (cioè raggruppamenti di difetti puntuali) che compete alla temperatura di tempra è conservato a temperatura ambiente. Detta più semplicemente, la tempra inibisce i processi diffusivi necessari alla stabilizzazione termodinamica, e in questo modo trasferisce a temperatura ambiente uno stato termodinamicamente naturale a temperatura maggiore.

Gli Antichi praticavano la tempra in acqua o olio e in orine varie. L’urina, infatti, era in grado di fornire una certa quantità di nitrati e nitriti per avere anche una diffusione di atomi di azoto (parziale nitrurazione).

Il processo di raffreddamento rapido può essere applicato a vari materiali. Oltre al metallo, si possono trattare leghe, vetro, plastiche, clincher… I materiali raffreddati vengono precedentemente portati ad alte temperature che devono però essere inferiori a quelle di fusione o di rammollimento. Il fine di questo lavoro è conferire al materiale particolari caratteri meccanici attraverso la modificazione della sua struttura.

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Il processo serve anche a evitare l’insorgere di reazioni secondarie o successive. In particolare, per le leghe metalliche, la tempra provoca modificazioni stabili della struttura cristallina, e da ciò si ottiene il miglioramento delle caratteristiche fisico-meccaniche del materiale.

Acciaio

Quando si lavora l’acciaio, a seconda delle temperature di riscaldamento e della velocità con la quale viene fatto avvenire il raffreddamento, si parla di tempra ordinaria o diretta o di durezza (con cui si ottengono acciai di elevatissima durezza ma relativamente fragili), di tempra isotermica o intermedia (per avere acciai sufficientemente duri ma meno fragili) e di tempra dolce (che ha lo scopo di indurre nell’acciaio una durezza limitata).

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La tecnologia moderna riesce a ottenere anche tempre superficiali o differenziali, tempre dirette che riguardano solo uno strato superficiale del pezzo e per le quali il riscaldamento è effettuato mediante un cannello ossiacetilenico (la flammatura) oppure per mezzo di corrente indotta (induzione).