- Ferri Ghisa
- La ghisa grigia presenta un’elevata capacità di smorzamento e una dilatazione termica inferiore rispetto all’acciaio, il che contribuisce alla sua stabilità dimensionale durante i cicli termici. È comune eseguire un ricottura di rilassamento delle tensioni tra 550 e 650 °C per ridurre le sollecitazioni interne dovute alla colata, senza compromettere resistenza e durezza. I tipici gradi di ghisa grigia sono GG-15, GG-20 e GG-25.
- Anche la ghisa nodulare (duttile) può offrire una buona stabilità. Inoltre, le serie di ghisa duttile a bassa dilatazione termica (ad esempio B1, B2, B3), caratterizzate da elevati contenuti di nichel e cobalto, mostrano tassi di variazione dimensionale pari solo a 0,005–0,026% e 0–0,044% rispettivamente lungo gli assi trasversale e longitudinale; valori notevolmente inferiori rispetto alla ghisa duttile ordinaria (0,086% e 0,485%) o all’acciaio inossidabile (0,188% e 0,682%).
- Acciai Fusi
Sebbene la deformazione sia generalmente più elevata negli acciai fusi a causa della trasformazione di fase, sono stati sviluppati alcuni acciai fusi temprabili a fiamma a bassa deformazione. La tempra a fiamma viene impiegata poiché la temperatura di trasformazione più bassa di queste specifiche leghe consente di evitare significative deformazioni e prevenire la formazione di cricche da tempra.
- Leghe di Alluminio
- Le leghe di alluminio richiedono un attento controllo dei processi a causa della loro elevata conducibilità termica, del basso punto di fusione (~660 °C) e della tendenza ad afflosciarsi sotto l’azione della gravità alle alte temperature.
- ADC12 (Al-Si-Cu) è una lega per pressofusione che offre una buona stabilità dimensionale. Il suo trattamento termico deve essere accuratamente controllato, poiché provoca una deformazione di espansione dovuta alla precipitazione di elementi come il silicio.
- A356 e A365 sono leghe con buone proprietà di colabilità e trattabilità termica. La loro deformazione può essere ridotta al minimo mediante processi ottimizzati di riscaldamento e tempra, così da prevenire rotture e mantenere la precisione.
- Leghe a Bassa Dilatazione
Queste leghe speciali sono progettate per applicazioni che richiedono una dilatazione termica quasi nulla e un’elevata stabilità dimensionale su un ampio intervallo di temperature.
- Invar 36 (Fe-36% Ni) possiede un coefficiente di dilatazione termica (CTE) estremamente basso, garantendo dimensioni pressoché costanti dalle temperature criogeniche fino a 260 °C.
- Super Invar (Fe-32% Ni-5% Co) offre un coefficiente di dilatazione termica ancora più basso rispetto all’Invar standard, ideale per le applicazioni più esigenti.
- Kovar (Fe-Ni-Co) è un’altra lega a basso CTE che mantiene variazioni dimensionali minime anche in presenza di fluttuazioni di temperatura.
- Altre Leghe
- La lega Zamak (Zn-Al) ha un basso punto di fusione (circa 390 °C), il che riduce al minimo lo stress termico su stampi e attrezzi, contribuendo a una lunga durata dell’accuratezza dimensionale.
- Alcune superleghe, come GH242 (Ni-Mo-Cr), presentano naturalmente bassi coefficienti di dilatazione termica associati a elevata resistenza alle alte temperature, assicurando così stabilità.
Principi generali per il trattamento termico a bassa distorsione
Oltre alla scelta dei materiali, esistono alcuni principi generali da seguire nel processo per ridurre al minimo la distorsione durante il trattamento termico:
- Eseguire sempre una fase di ricottura di rilassamento delle tensioni prima di qualsiasi trattamento termico ad alta temperatura, al fine di eliminare le tensioni residue della colata.
- Ottimizzare la composizione della lega per abbassare il punto Ms, favorendo una trasformazione più graduale e riducendo le variazioni di volume e le sollecitazioni durante la tempra.
- Regolare la velocità di tempra per evitare forti gradienti termici (ad esempio scegliendo il raffreddamento ad aria quando opportuno), poiché un raffreddamento troppo rapido è una delle principali cause di distorsione.