TRATTAMENTI TERMICI DI CEMENTAZIONE E TEMPRA

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1 POLITECNICO DI TORINO Facoltà di Ingegneria Corso di laurea in Ingegneria Meccanica TESI DI LAUREA TRATTAMENTI TERMICI DI CEMENTAZIONE E TEMPRA Relatore: prof. Mario Rosso Candidato: Fabrizio Milanolo, mat ANNO ACCADEMICO

2 Ringraziamenti Desidero ringraziare il professor Mario Rosso per la disponibilità dimostratami durante lo svolgimento della tesi. E doveroso sottolineare la mia riconoscenza all ingegner Giulio Prandi, nella figura di Responsabile della Qualità di Tekfor S.p.a di Avigliana (To), per il suo prezioso aiuto in questo lavoro. Allo stesso modo voglio ringraziare tutto il personale di Tekfor S.p.a. per la collaborazione data. 2

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5 CAPITOLO 1 INTRODUZIONE Il presente studio si prefigge la finalità di illustrare l evoluzione avvenuta negli ultimi tempi nell impiego di acciai da cementazione e tempra da parte dell industria automobilistica italiana (ruote dentate delle trasmissioni degli autoveicoli). Sono stati presi in considerazione acciai atti a subire processi di nuova generazione, di cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto (N 2 ), e sono stati paragonati ad acciai tradizionali, che subiscono il processo di cementazione in atmosfera cementante (endogas) e tempra in olio. Per affrontare queste argomentazioni (cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto), è teoricamente possibile, al posto di utilizzare acciai di nuova generazione, utilizzare acciai tradizionali. Sono infatti stati effettuati studi sull acciaio 19MnCr5G, che può essere considerato di tipo tradizionale, impiegando le due metodologie differenti. I risultati ottenuti dimostrano che i trattamenti di cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto (N 2 ) portano senza dubbio a migliorie teoriche sui particolari ottenuti con questi tipi di acciaio, ma i risultati ottenuti non possono avere riscontri con la realtà: le durezze, infatti, non riescono a raggiungere i valori richiesti. I disegni di fabbricazione delle ruote dentate prevedono caratteristiche di durezza base dente che sono ottenibili solamente utilizzando un acciaio tradizionale, mediante cementazione e tempra in olio. Il processo di cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto (N 2 ), infatti, conferisce una durezza inferiore che compromette il funzionamento delle ruote dentate. Verranno 5

6 quindi trascurate le prove di cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto per gli acciai tradizionali e si prenderanno in considerazione, nell effettuare questi trattamenti termici innovativi, solamente gli acciai di nuova generazione. Detti acciai sono particolarmente interessanti, nel caso del campo automobilistico, per i seguenti motivi: - maggiore resistenza delle ruote dentate per elevate sollecitazioni d impiego, causate all impiego prevalentemente urbano dell automobile; - produzione molto elevata, dovuta alla tendenza di concentrare la produzione dei cambi in poche unità produttive; - necessità di ridurre i tempi di trattamento termico, che costituiscono una parte notevole del tempo totale di produzione. Lo studio affronterà le seguenti argomentazioni: Nel Capitolo 2 verrà fatta un introduzione teorica sui trattamenti termici e verranno messi in particolare risalto i trattamenti di cementazione e tempra, fondamentali per la trattazione dello studio. Nel Capitolo 3, che rappresenta la parte principale della ricerca, verranno descritti gli acciai presi in considerazione e le prove di laboratorio effettuate: analisi chimica, determinazione della dimensione del grano austenitico e banda di temprabilità Jominy. Verranno messi a confronto i dati richiesti da specifica con le prove ottenute sperimentalmente per ogni tipo di acciaio, e verranno messi a confronto gli acciai studiati. Nel Capitolo 4 verranno fatte delle comparazioni di durezza e struttura tra un solo acciaio tradizionale ed uno solo innovativo, con relativi commenti, dal momento che le caratteristiche che verranno enunciate sono simili per ciascuna tipologia di acciaio. Nel Capitolo 5 verranno descritte le curve CCT e le fasce di temprabilità degli acciai tradizionali ed innovativi: verranno messi a confronto i risultati ottenuti ed evidenziate le differenze per ogni acciaio. Nel Capitolo 6 verranno descritti i forni per cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto (N 2 ). Nel Capitolo 7 saranno riportate le considerazioni finali con valutazioni sulle migliorie che si apportano alle caratteristiche dei pezzi, sui vantaggi di tipo economico che si ottengono e sull impatto ambientale. 6

7 Lo studio è stato svolto presso l azienda Tekfor di Avigliana (To); in Fig.1 viene riportata una veduta dello stabilimento: essa fa parte del Gruppo Neumayer, specializzato da oltre cinquanta anni nella progettazione e realizzazione di componenti meccaniche di precisione per l industria automobilistica. Il Gruppo ha sede ad Hausach, nella Foresta Nera in Germania, ed affronta una produzione annuale di 130 milioni di pezzi, una gamma di 1200 prodotti di serie, ed una media di 300 tonnellate di acciaio lavorate al giorno. Fig.1 7

8 CAPITOLO 2 TRATTAMENTI TERMICI 2.1 GENERALITA Per trattamenti termici si intendono quelle operazioni o successioni di operazioni termiche alle quali viene sottoposto l acciaio allo scopo di ottenere una determinata struttura e determinate proprietà finali, con variazioni più o meno accentuate rispetto a quelle di partenza. Le parti essenziali in cui può venire suddiviso un trattamento termico sono tre: - riscaldamento; - mantenimento ad una certa temperatura; - raffreddamento da tale temperatura secondo leggi determinate. I trattamenti termici che in questo studio si considerano sono di cementazione e tempra. 2.2 PUNTI CRITICI Prima di passare a considerare i trattamenti termici è necessario ricordare alcune nozioni che servono a chiarire gli aspetti fondamentali delle trasformazioni strutturali che sono collegati direttamente o indirettamente con i trattamenti termici industriali. I diagrammi di stato sono indispensabili per determinare le condizioni del trattamento termico, ma non sono sufficienti per comprendere tutti i fenomeni collegati con i trattamenti stessi (in Fig.1 viene riportato il diagramma di stato Fe C). E necessario infatti conoscere l influenza della velocità di riscaldamento o di raffreddamento sulle trasformazioni indicate dai diagrammi di stato. 8

9 Osservando la curva dilatometrica riportata in Fig.2 di un acciaio al carbonio si nota che, aumentando la temperatura, il campione si dilata regolarmente fino ad una certa temperatura a cui ha inizio una prima anomalia (Ac 1 ), al termine della quale (Ac 3 ) la curva continua ad avere un andamento ascendente. Se si inizia il raffreddamento, dopo aver raggiunto una certa temperatura, la curva ha un andamento discendente perché il campione si contrae. Anche durante il raffreddamento si nota un anomalia, l inizio e la fine della quale corrispondono rispettivamente ai punti critici Ar 3 e Ar 1. Le temperature di questi punti critici non sono solo funzione della composizione chimica dell acciaio, ma in uno stesso acciaio variano col variare della velocità con la quale il pezzo si riscalda o si raffredda. Si fa distinzione tra: - Ac 1, temperatura alla quale l austenite euttettoide comincia a formarsi nella condizione di riscaldo; - Ar 1, temperatura alla quale la trasformazione dell austenite eutettoide in ferrite e cementite avviene nel corso del raffreddamento; - Ac 3, temperatura alla quale la trasformazione ferrite austenite è completa nelle condizioni di riscaldo; - Ar 3, temperatura alla quale l austenite comincia a trasformarsi in ferrite al raffreddamento. 9

10 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.1 Diagramma di Stato Fe-C Questo diagramma mostra le fasi (fase liquida, soluzione solida δ, soluzione solida γ, soluzione solida α, carburo di ferro Fe 3 C) che si hanno alle varie temperature e per i diversi tenori di carbonio, in condizioni di equilibrio. Alle fasi solide del diagramma Fe C corrispondono altrettante strutture degli acciai: ferrite δ (soluzione solida δ), austenite (soluzione solida γ), ferrite (soluzione solida α), cementite Fe 3 C. Altri costituenti strutturali si ottengono inoltre quando due fasi si formano contemporaneamente da una terza, a temperature definite; tali soluzioni sono la 10

11 ledeburite (formata di soluzione solida γ e da carburo di ferro) e la perlite (formata da soluzione solida α e da carburo di ferro, disposti a lamelle alternate). Il diagramma Fe-C cui ci si riferisce è più propriamente chiamato Fe-Fe 3 C, in quanto è interrotto in corrispondenza della verticale che rappresenta il campo di esistenza del carburo di ferro (il tenore di C presente è pari al 6,67% in peso). Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig CEMENTAZIONE Mettendo un pezzo di acciaio sopra Ac 3 in contatto con sostanze contenenti carbonio (ed in particolare con sostanze capaci di sviluppare col riscaldamento monossido di carbonio CO), si forma una lega superficiale a maggior contenuto di carbonio. Si ottiene così un prodotto che presenta uno strato superficiale durissimo e resistente all usura, unitamente ad un cuore tenace. 11

12 Per attuare il processo di diffusione del carbonio nell acciaio occorre che il pezzo sia riscaldato sopra Ac 3, in quanto il carbonio per entrare in soluzione deve trovare l acciaio allo stato austenitico. L intervallo di temperatura entro cui si opera è di solito compreso tra 870 e 970 C. La cementazione sarebbe possibile anche sotto il punto Ac 3, fra 723 e 900 C circa, ma oltre a richiedere molto tempo (per la presenza anche di ferro α e perché il coefficiente di diffusione è molto basso), essa avviene irregolarmente con eccesso di carbonio sotto forma di cementite negli strati più esterni, dato che esso si diffonde a stento in quelli sottostanti. D altra parte a temperature superiori a circa 970 C non conviene salire per ragioni economiche e per non danneggiare i prodotti (ingrossamento del grano, distorsione dei pezzi, ecc.) anche se l operazione sarebbe più breve. La profondità di cementazione viene quindi variata essenzialmente in funzione del tempo di mantenimento. Le sostanze cementanti possono essere: l ossido di carbonio; il carbonio depositato sul pezzo in uno stato di estrema suddivisione (esso può essere depositato sui pezzi ad opera di una corrente gassosa di idrocarburi, per esempio metano che, ad alta temperatura per azione catalitica del ferro, si decompone; il cianogeno che è una sostanza cementante particolarmente attiva. Negli ultimi anni sono nati processi innovativi di cementazione in bassa pressione, di cui si parlerà ampiamente durante lo studio, che utilizzano nuove sostanze cementanti: propano con una piccola percentuale di butano che a 960 C crackizza e libera C. I pezzi cementati, per acquistare le proprietà di durezza che l operazione si propone, devono subire successivamente un trattamento termico consistente in una tempra. 2.4 TEMPRA La temprabilità di un acciaio è l attitudine che ha ad assumere più o meno una struttura martensitica. L operazione di tempra consiste nel: - riscaldare l acciaio sopra il punto Ac 3 ; - mantenerlo a tale temperatura un tempo sufficiente ad assicurare in tutte la parti del pezzo struttura austenitica; 12

13 - raffreddarlo con velocità superiore a V s (velocità critica superiore di raffreddamento), in modo da fargli acquistare a temperatura ambiente la struttura martensitica, caratterizzata da grande durezza e fragilità. Per evitare fenomeni di surriscaldamento, che provocano l ingrossamento del grano, la temperatura alla quale deve essere portato l acciaio prima di essere temprato, denominata temperatura di tempra, deve essere di una cinquantina di gradi sopra Ac 3 e non di più. Il rapido raffreddamento necessario alla tempra dell acciaio si ottiene immergendo il pezzo in un mezzo temprante che può essere acqua, soluzioni saline, olio, metalli fusi, aria soffiata o semplicemente aria. L evoluzione della tecnologia permette ora di ottenere il raffreddamento anche mediante l utilizzo di gas, come l azoto (N 2 ), che porta a notevoli vantaggi che verranno spiegati durante la trattazione dello studio. Per migliore chiarezza vengono riportate le curve TTT (Time Temperature Transformation) e CCT (Continuos Cooling Transformation) per le leghe Fe C riportate in Fig.3. Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.3 13

14 Curve TTT e CCT I diagrammi TTT consentono di interpretare le trasformazioni dell austenite durante la permanenza a temperatura costante al di sotto del suo campo di stabilità. Per poter costruire un diagramma TTT i provini di acciaio vengono raffreddati velocemente dalla temperatura di austenitizzazione a diverse temperature di trasformazione e sono mantenute a tali temperature per differenti durate. In un diagramma TTT (con il tempo riportato in scala logaritmica), vengono indicati, per ogni temperatura di trasformazione, i tempi di inizio e fine trasformazione. Congiungendo fra loro tali punti si ottengono le curve del diagramma TTT. I diagrammi CCT non sono altro che i corrispondenti dei diagrammi TTT, validi però per raffreddamento continuo a velocità costante. Per la costruzione di un diagramma CCT per trasformazioni con raffreddamento continuo, l andamento della trasformazione dell austenite è analogo a quello già descritto. Confrontando i diagrammi TTT con quelli CCT risulta che nei primi le trasformazioni devono essere seguite lungo linee orizzontali, mentre nei secondi lungo le curve di raffreddamento. I fattori che influenzano la posizione delle curve nei diagrammi TTT e CCT vengono qui di seguito, in Fig.4, schematizzati. 14

15 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig RINVENIMENTO Il rinvenimento è un trattamento termico effettuato su un prodotto allo stato temprato al fine di provocare modificazioni che gli conferiscano le caratteristiche di impiego volute. In generale serve a distruggere l eccessiva durezza e fragilità acquisita dall acciaio con la tempra, nonché lo stato di tensione del materiale dovuto al brusco raffreddamento. Il ciclo termico comprende: - una permanenza per un tempo sufficiente ad una temperatura inferiore ad Ac 1 ; - un raffreddamento fino a temperatura ambiente secondo una legge fisica. Con tale trattamento si permette all acciaio che si trova in uno stato di equilibrio instabile di modificare la sua struttura, nel senso di avvicinarsi a quella di equilibrio di tanto quanto è consentito dalla temperatura di rinvenimento. In generale, il rinvenimento si traduce in una diminuzione di durezza, rappresentata in Fig.5. 15

16 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.5 L abbassamento di durezza appena descritto, porta ad un miglioramento delle caratteristiche di duttilità. 16

17 CAPITOLO 3 PROVE DI LABORATORIO 3.1 INTRODUZIONE Nel presente capitolo verranno trattati cinque acciai differenti. Tre possono essere considerati di tipo innovativo, ossia adatti a trattamenti termici di cementazione in bassa pressione e tempra in gas azoto (N 2 ). Per mettere in evidenza i vantaggi che questi presentano, vengono confrontati con due acciai che possono essere considerati di tipo tradizionale, ossia adatti a trattamenti termici di cementazione in endogas e tempra in olio. Gli acciai considerati sono i seguenti: Acciai innovativi: 1. 27MnCr5G; 2. 20MoCrS4; 3. 23MnCrMo5 JOMASCO. Acciai tradizionali: 1. 17NiCrMo7G; 2. 19MnCr5G. Verranno riportate le composizioni chimiche dei cinque acciai e le bande di temprabilità Jominy che permetteranno di descrivere le caratteristiche che presentano, oltre alle dimensioni del grano austenitico, che deve essere compreso in un preciso intervallo, per avere così garantita una temprabilità omogenea. 17

18 3.1.1 COMPOSIZIONE CHIMICA La composizione chimica degli acciai permette di valutare in percentuale la presenza dei principali elementi che li compongono, al fine di poterne determinare le proprietà. L elemento principale in questa classe di acciai da cementazione è il carbonio (C). Il carbonio non supera mai lo 0.30%: sotto questo valore viene garantito un corretto arricchimento di carbonio sulla superficie. Negli acciai legati che verranno studiati sono presenti in percentuali opportune, almeno più dell 1%, elementi quali manganese (Mn), cromo (Cr), molibdeno (Mo) e nichel (Ni). In modo approssimativo e quantitativo si può dire che gli elementi leganti possono essere divisi in: austenitizzanti che spostano verso destra le curve di Bain, aumentando quindi i tempi di incubazione ed ampliando il campo di esistenza dell austenite metastabile; alfogeni che spostano in alto le curve di Bain. Tutti gli elementi leganti comunque sposta in basso i punti M s e M f. Nella Fig.1 sono riportate schematicamente le possibili variazioni descritte. 18

19 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.1 Per determinare la composizione chimica degli acciai considerati si utilizza un quantometro ad emissione con spettrometro sottovuoto e sorgente e stativo in gas argon. Lo spettrometro impiegato è del tipo ARL con possibilità di analisi di diciassette elementi. L analisi chimica viene rilevata in modo automatico dalla lettura delle lunghezze d onda della luminosità dello spettro di emissione di ogni elemento. La lettura viene eseguita in automatico dal computer, che permette di visualizzare, stampare ed archiviare l analisi chimica secondo la certificazione internazionale ISO TS DIMENSIONE DEL GRANO AUSTENITICO Le modalità di determinazione della dimensione del grano austenitico negli acciai comuni e speciali permettono sia di mettere in evidenza i suoi contorni che di misurarne le dimensioni medie; dopo una serie di operazioni riguardanti il prelievo e la preparazione dei campioni (unificate dalle varie norme) con un esame al 19

20 microscopio si confronta direttamente l immagine del campione con una serie di reticoli tipo (in Fig.2 sono riportati quelli previsti dall ASTM, quelli più diffusamente usati). Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.2 Serie di otto reticoli a 100 ingrandimenti con dimensione dei grani normalmente decrescenti MISURA DELLA TEMPRABILITA DI UN ACCIAIO Per misurare la temprabilità degli acciai considerati è stato utilizzato il metodo Jominy. Il campione è costituito da un tondino cilindrico di base 1 pollice e lunghezza 4 pollici. Esso è tenuto per 30 minuti a temperatura di tempra e portato in 5 secondi nell apparecchio standard con la base a distanza di ½ pollice da un getto di acqua a 24 C, fuoriuscente verticalmente da un ugello di identico diametro e capace di arrivare all altezza della base superiore del provino (Fig.3). 20

21 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.3 Si eseguono misure di durezza sulla superficie della barra Jominy, lungo una generatrice del cilindro (Fig.4). La prova fornisce una correlazione tra la velocità di raffreddamento (che diminuisce con l aumento di h) e la durezza, e permette con un unica esperienza di dedurre le bande di temprabilità dell acciaio in esame. 21

22 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.4 La temprabilità di un acciaio si può determinare anche seguendo il metodo di Grossmann. Il metodo di Grossmann si propone di determinare per ogni tipo di acciaio in forma di barre tonde un parametro che, prescindendo dalla severità della tempra, esprima in via assoluta un indice di temprabilità. Grossmann identifica come parametro di valutazione il diametro ideale (D i ). Il D i è il diametro del tondo che temprato in un mezzo di drasticità infinita abbia al cuore dopo tempra esattamente il 50% di martensite (con durezza corrispondente a struttura con 50% di martensite) ed il resto costituito da prodotti non martensitici. Il ricorso al concetto di mezzo di drasticità infinita, permette di legare il diametro ideale esclusivamente al tipo di acciaio, svincolandolo così dalla modalità di raffreddamento. Tanto maggiore risulta il diametro ideale, tanto maggiore è la temprabilità di un acciaio. La temprabilità può essere calcolata a partire dalla composizione negli acciai a basso e medio contenuto di elementi in lega, facendo attenzione a considerare per ogni elemento la quantità in soluzione alla temperatura di austenizzazione e tenendo conto della dimensione del grano, è possibile, utilizzando il diagramma di Fig. 5, ricavare 22

23 un valore di prima approssimazione per il diametro ideale, chiamato D base. In generale si può affermare che tale valore può essere espresso dalla seguente relazione algebrica: D base =K* %C ove K è funzione del grano austenitico. Questa funzione è ricavabile interpolando le curve in Fig.5. Per quanto riguarda gli elementi di lega, le curve di Fig.6 indicano i fattori moltiplicativi che corrispondono ad ogni elemento di lega. I fattori così ottenuti, moltiplicati per il diametro base, ricavato dal grafico di Fig.5, consentono di giungere al valore del diametro ideale. Fonte: Autori Vari, Progetto Jominy, Nota divulgativa N 94/01, Lucchini Centro Ricerche e Sviluppo, Brescia Fig.5 23

24 Fonte: Autori Vari, Progetto Jominy, Nota divulgativa N 94/01, Lucchini Centro Ricerche e Sviluppo, Brescia Fig.6 Di questo metodo si trovano le specifiche nella norma UNI I coefficienti moltiplicativi sono ordinati in tabelle, in funzione della percentuale dell elemento in lega. Grossmann nel suo studio trascura di prendere in considerazione il rame. Altri autori, però, hanno trovato per questo elemento un fattore moltiplicativo paragonabile a quello del nichel, almeno per bassi tenori di rame. A seguito di alcune considerazioni sulle procedure di calcolo dell algoritmo di Grossmann, si può affermare che le curve di trasformazione CCT degli acciai si spostano verso destra proporzionalmente al tenore di carbonio, col quadrato del tenore degli elementi di lega e circa con la radice quadrata della dimensione del grano austenitico. Questo metodo che permette di ricavare risultati precisi per la misura della temprabilità, è però poco utilizzato a livello industriale, dove si ottengono le curve di temprabilità in modo sperimentale. Nello studio, quindi, non viene riportata la misura della temprabilità ottenuta seguendo il metodo di Grossmann. 24

25 MISURA DELLA DUREZZA La durezza può essere definita come la resistenza opposta alla penetrazione di un altro corpo. La misura delle dimensioni dell impronta lasciata dal penetratore è il parametro che definisce la proprietà di durezza di un materiale. Su questo principio si basano le prove di durezza Vickers e Rockwell che vengono usate nella prova di temprabilità Jominy. Per quanto riguarda la prova di durezza Rockwell, questo metodo utilizza due tipi differenti di penetratori: uno, in diamante, per materiali molto duri a forma di cono con apertura di 120, ed un altro in acciaio temprato, a forma di sfera di mm di diametro, destinata a materiali dolci. La misura della durezza è valutata direttamente a partire dalla misura della profondità dell impronta che il penetratore produce. Le modalità di prova sono le seguenti: sul penetratore è applicato un carico preliminare F 0 il cui modulo varia a seconda del tipo di scala di misura utilizzata (98 N nel caso si usi la scala C). Questa forza F 0 produce un impronta che non viene misurata. Dopo aver azzerato l indice dell indicatore di profondità, si applica un secondo carico F 1 (di un valore massimo di 1372 N) che si somma alla forza iniziale F 0. Si lascia agire il carico totale per un tempo determinato, quindi viene tolto il carico F 1. La durezza Rockwell è data dalla differenza tra un numero fisso (100 per il penetratore a cono, 130 per quello a sfera) e la penetrazione permanente provocata nel passaggio da F 0 a F 0 + F 1 (Fig.7). Le scale sono già graduate in modo da dare direttamente tale differenza (l'unità di misura di e è uguale a mm per la scala C). 25

26 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.7 Per quanto riguarda la prova di durezza Vickers, si deve far penetrare un punzone di diamante, che termina con una piramide a base quadrata con angolo al vertice di 136, nel materiale di cui si vuole cambiare la misura di durezza. Il parametro che caratterizza la durezza è la misura della superficie dell impronta del penetratore. Il carico da applicare è funzione della durezza del pezzo. La rilevazione della diagonale viene effettuata mediante l utilizzo di un microscopio a causa delle ridotte dimensioni dell impronta. La misura della durezza è immediatamente calcolabile eseguendo il rapporto tra il carico P applicato e la misura delle diagonali. Per ottenere la massima accuratezza nelle misure è necessario che le superfici siano rifinite con la massima precisione. E riportato in Fig.8 un disegno del penetratori. 26

27 Fonte: W.Nicodemi, METALLURGIA, Masson Italia Editori, Milano Fig.8 E riportata in Tab.1 la comparazione dei valori di durezza Rockwell (HRc) e Vickers (HV). Tab.1 TABELLA DI CONVERSIONE HV HRc HV HRc HV HRc HV HRc

28 3.2 ACCIAI INNOVATIVI Vengono ora riportati gli acciai innovativi, oggetto dello studio: 27MnCr5G; 20MoCrS4; 23MnCrMo5 JOMASCO ACCIAIO 27MnCr5G Premesso che il carbonio è l elemento che ha la maggiore influenza sulla durezza degli acciai in tutti gli stati del trattamento termico e soprattutto allo stato di tutta la tempra, vediamo ora l influenza dei principali elementi leganti. Manganese (Mn) Il manganese allarga il campo di esistenza dell austenite ed abbassa la temperatura del punto A 3 ; sposta verso tenori più bassi di carbonio il punto eutettoide. Le principali variazioni di proprietà provocate dalla presenza di manganese nell acciaio si possono così riassumere: 1. diminuzione della velocità critica di raffreddamento e conseguente aumento della temprabilità; 2. miglioramento del complesso resistenza tenacità in tutti gli stati di trattamento termico; è dovuto alla sua influenza come elemento disciolto nella matrice; 3. straordinaria resistenza alle sollecitazioni di usura, grazie all elevatissima capacità di incrudimento dell austenite nel manganese. Gli svantaggi che il manganese provoca sono che rende l acciaio molto sensibile al surriscaldo ed alla fragilità da rinvenimento: questi inconvenienti, però, non riguardano il campo della cementazione e della tempra. Cromo (Cr) Il cromo restringe il campo di esistenza dell austenite ed innalza la temperatura del punto A 3. Le principali variazioni di proprietà, originate dalla presenza del cromo nell acciaio, sono: 1. diminuzione della velocità di raffreddamento e conseguente aumento di temprabilità, condizionata all adozione di una temperatura di riscaldo sufficientemente elevata per portare in soluzione carburi contenenti cromo; 28

29 2. miglioramento del complesso resistenza tenacità in tutti gli strati di trattamento. E dovuto all influenza dell elemento disciolto nella matrice e anche all effetto affinante esercitato dai carburi indisciolti al riscaldo; 3. aumento della durezza e della resistenza all usura. E dovuto alla maggior quantità di carburi liberi, in relazione allo spostamento del punto eutettoide ed alla scarsa solubilità dei carburi stessi nell austenite; 4. miglioramento della resistenza meccanica alle alte temperature. Come conseguenza del complesso di proprietà che impartisce, il cromo ha trovato vastissimo impiego nel campo degli acciai ANALISI DEI VALORI RICHIESTI I dati riportati sono quelli richiesti dalle norme Renault COMPOSIZIONE CHIMICA (%) Viene riportata in Tab.2 la composizione chimica richiesta dell acciaio considerato. Tab.2 C Mn Si Cr B < Ti Cu S P Al < < < Gli elementi presenti nell acciaio, oltre al manganese ed al cromo già descritti, sono: Silicio (Si): accresce la temprabilità, riduce la percentuale di carbonio alla quale si forma l eutettoide ed innalza la temperatura di austenitizzazione; Boro (B): aumenta la temprabilità dell acciaio, in valori compresi entro il 0.007%. A differenza degli altri acciai legati, gli acciai al boro non presentano maggiore temprabilità se sono austenizzati a temperatura molto al di sopra del 29

30 normale intervallo di tempra, ma, al contrario, subiscono una diminuzione di temprabilità con l aumentare della temperatura di tempra; Titanio (Ti): è usato assieme all alluminio per il controllo della grandezza del grano austenitico degli acciai; Rame (Cu): aumenta la resistenza allo snervamento, senza influenzare la duttilità: il rame, infatti, dà resistenza alla matrice ferritica; Zolfo (S): presenta nell acciaio un aspetto nocivo (crea solfuri che aumentano la fragilità dell acciaio), perciò normalmente si tenta di eliminarne la maggior quantità possibile. I vantaggi dello zolfo sono che migliora la lavorabilità dell acciaio; Fosforo (P): aumenta la resistenza a trazione ed a corrosione dell acciaio senza causarne infragilimento; Alluminio (Al): costituisce l aggiunta più efficace per controllare la grandezza del grano, ma tende ad aumentare l incidenza a rottura delle zone superficiali o centrali: è per questo che ne viene limitata la presenza e si utilizza anche Titanio. DIMENSIONE GRANO AUSTENITICO Deve risultare 5 8 secondo UNI 3245 metodo M.Q.E.* *La dimensione del grano austenitico deve rientrare in questo intervallo, per garantire una temprabilità omogenea. TEMPRABILITÀ JOMINY (HRC) In Tab.3 viene riportata la banda di temprabilità Jominy richiesta. Tab.3 Distanza (mm) Min Max

31 Viene riportata in Fig.9 la banda della temprabilità Jominy richiesta. Banda di TMP Jominy 55 durezza HRc distanza dalla base (mm) Fig.9 11 Come si può vedere dalla Fig.9, la banda di temprabilità richiesta è piuttosto stretta e con valori poco decrescenti, in modo da garantite una buona omogeneità strutturale con miglioramento delle tensioni esistenti sul pezzo dopo la tempra DISPERSIONE DEI VALORI SU CINQUE COLATE L acciaio è fornito dalle acciaierie ASCOMETAL a TEKFOR Descritte le caratteristiche volute sull acciaio, vengono ora riportate le analisi chimiche, le dimensioni del grano austenitico e le curve di temprabilità di cinque colate differenti dell acciaio 27MnCr5G. COMPOSIZIONE CHIMICA (%) Viene riportata in Tab.4 la composizione chimica delle cinque colate dell acciaio considerato. 31

32 Tab.4 N C Mn Si Cr B Ti Cu S P Al Col Vengono riportati nei diagrammi di Fig.10, Fig.11, Fig.12 le percentuali dei principali elementi chimici principali presenti nell acciaio 27MnCr5G. % di C 0,4 0,3 0,2 0,1 0 min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig.10 32

33 % di Mn 1,5 1 0,5 0 min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig.11 1,5 % di Cr 1 0,5 0 min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig.12 Come si può vedere dai tre diagrammi qui riportati, gli elementi C, Mn e Cr, oltre seguire le specifiche di richiesta, stanno in un range molto ristretto. Ciò è molto importante, perché in questo modo il valore di temprabilità Jominy è reso più costante, con conseguente aumento della omogeneità del pezzo e miglioramento delle caratteristiche meccaniche. 33

34 DIMENSIONE GRANO AUSTENITICO Vengono riportate in Tab.5 le dimensioni del grano austenitico rilevate nelle cinque colate. Tab.5 N colata Dimensione UNI 3245 M.Q.E Le dimesioni del grano austenitico soddisfano le caratteristiche richieste. Questa caratteristica è basilare per il controllo della temprabilità Jominy: la costanza dei valori sulle forniture è garanzia di uniformità sul prodotto finito. TEMPRABILITÀ JOMINY (HRC) In Tab. 6 vengono riportati i valori di temprabilità Jominy richiesti per le cinque colate. Ta b.6 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Col Viene riportata in Fig.13 la curva di temprabilità delle cinque colate dell acciaio 27MnCr5G 34

35 55 Curve di TMP Jominy (5 colate) distanza dalla base mm Fig.13 I valori ottenuti per la curva di temprabilità delle cinque colate, oltre stare nel range di specifica richiesta, stanno in una fascia piuttosto ristretta, a dimostrazione delle buone caratteristiche di qualità dell acciaio. Questo era prevedibile anche dall analisi chimica, dal momento che essendo la composizione chimica costante, le curve TMP devono necessariamente stare in una fascia ristretta ACCIAIO 20MoCrS4 Premesso che il carbonio è l elemento che ha la maggiore influenza sulla durezza degli acciai in tutti gli stati del trattamento termico e soprattutto allo stato di tutta la tempra, vediamo ora l influenza dei principali elementi leganti. Molibdeno (Mo) Il molibdeno restringe il campo di esistenza dell austenite ed innalza la temperatura del punto A 3 ; sposta verso tenori di carbonio più bassi il punto eutettoide. La sua distribuzione ai costituenti strutturali è simile a quella del cromo; il Mo ha però una maggiore tendenza alla formazione di carburi. 35

36 La presenza del molibdeno nell acciaio esercita, da un punto di vista pratico, i seguenti effetti: 1. diminuzione della velocità critica di raffreddamento e conseguente aumento di temprabilità, alle condizioni indicate a proposito del cromo, di entità superiori a quelle realizzabili da tale elemento; 2. aumento della durezza e della resistenza all usura; 3. aumento della resistenza allo scorrimento viscoso a caldo. Come conseguenza del complesso di proprietà che impartisce, il cromo ha trovato vastissimo impiego nel campo degli acciai. Cromo (Cr) Il cromo restringe il campo di esistenza dell austenite ed innalza la temperatura del punto A3. Le principali variazioni di proprietà, originate dalla presenza del cromo nell acciaio, sono: 1. diminuzione della velocità di raffreddamento e conseguente aumento di temprabilità, condizionata all adozione di una temperatura di riscaldo sufficientemente elevata per portare in soluzione carburi contenente cromo; 2. miglioramento del complesso resistenza tenacità in tutti gli strati di trattamento. E dovuto all influenza dell elemento disciolto nella matrice e anche all effetto affinante esercitato dai carburi indisciolti al riscaldo; 3. aumento della durezza e della resistenza all usura. E dovuto alla maggior quantità di carburi liberi, in relazione allo spostamento del punto eutettoide ed alla scarsa solubilità dei carburi stessi nell austenite; 4. miglioramento della resistenza meccanica alle alte temperature. Come conseguenza del complesso di proprietà che impartisce, il cromo ha trovato vastissimo impiego nel campo degli acciai. Zolfo (S) Lo zolfo è contenuto in tutti gli acciai, in piccoli tenori, in quanto proviene dai minerali di partenza. Di norma è un impurezza nociva perché si presenta sotto forma di solfuri (in genere di Mn) che riducono la tenacità in traverso dell acciaio. Allo scopo di migliorare la lavorazione meccanica alle macchine utensili, esso viene appositamente aggiunto (in quanto i solfuri consentono lo spezzettamento del truciolo). 36

37 ANALISI DEI VALORI RICHIESTI I dati riportati sono quelli richiesti dalle norme Getrag GN COMPOSIZIONE CHIMICA (%) Viene riportata in Tab.7 la composizione chimica richiesta dell acciaio considerato. Tab.7 C Si Mn P S Cr Mo Ni Al Cu < < Gli elementi presenti nell acciaio, oltre al molibdeno, al cromo ed allo zolfo già descritti, sono: Silicio (Si): accresce la temprabilità, riduce la percentuale di carbonio alla quale si forma l eutettoide ed innalza la temperatura di austenitizzazione; Manganese (Mn): allarga il campo di esistenza dell austenite ed abbassa la temperatura del punto A 3 ; sposta verso tenori più bassi di carbonio il punto eutettoide; Fosforo (P): aumenta la resistenza a trazione ed a corrosione dell acciaio senza causarne infragilimento; Nichel (Ni): allarga il campo di esistenza dell austenite, abbassa la temperatura del punto A 3 e sposta verso tenori più bassi di carbonio il punto eutettoide; Alluminio (Al): costituisce l aggiunta più efficace per controllare la grandezza del grano, ma tende ad aumentare l incidenza a rottura delle zone superficiali o centrali: è per questo che ne viene limitatala presenza e si utilizza anche titanio; Rame (Cu): aumenta la resistenza allo snervamento, senza influenzare la duttilità: il rame, infatti, dà resistenza alla matrice ferritica. 37

38 DIMENSIONE GRANO AUSTENITICO Deve risultare 5 8 secondo UNI 3245 metodo M.Q.E.* *La dimensione del grano austenitico deve rientrare in questo intervallo, per garantire una temprabilità omogenea. TEMPRABILITÀ JOMINY (HRC) In Tab.8 viene riportata la banda di temprabilità Jominy richiesta. Tab.8 Distanza (mm) Min Max Viene riportata in Fig.14 la banda di temprabilità Jominy richiesta. 38

39 Banda di TMP Jominy durezza HRc , distanza dalla base mm Fig.14 Come si può vedere dalla Fig.14, la banda di temprabilità richiesta è piuttosto stretta, ma, rispetto all acciaio 27MnCr5G ha valori più decrescenti: esso è infatti l acciaio più vecchio per l impiego della cementazione in bassa pressione ed ha caratteristiche per molti versi ancora simili a quelle degli acciai tradizionali. Pur non presentando tutti i vantaggi degli acciai di nuovissima generazione, ha comunque il pregio di poter essere impiegato nei trattamenti termici innovativi, con tutti i vantaggi che ne conseguono DISPERSIONE DEI VALORI SU CINQUE COLATE L acciaio è fornito dalle acciaierie ASCOMETAL a TEKFOR Descritte le caratteristiche volute sull acciaio, vengono ora riportate le analisi chimiche, le dimensioni del grano austenitico e le curve di temprabilità di cinque colate differenti dell acciaio 20MoCrS4. COMPOSIZIONE CHIMICA (%) Viene riportata in Tab.9 la composizione chimica delle cinque colate dell acciaio considerato. 39

40 Tab.9 N colata C Si Mn P S Cr Mo Ni Al Cu Vengono riportati nei diagrammi di Fig.15, Fig.16, Fig.17, Fig.18 le percentuali degli elementi chimici principali presenti nell acciaio 20MoCrS4. 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 % di C min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig.15 40

41 0,04 % di S 0,03 0,02 0,01 0 min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig.16 0,6 % di Mo 0,4 0,2 0 min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig ,8 0,6 0,4 0,2 0 % di Cr min col.1 col.2 col.3 col.4 col.5 max Fig.18 41

42 Come si può vedere dai quattro diagrammi qui riportati (per gli elementi principali dell acciaio in questione), gli elementi C, S, Mo e Cr seguono le specifiche di richiesta e stanno, ad esclusione di C, in un range molto ristretto. Ciò vuol dire che la temprabilità raggiunge comunque buoni livelli di omogeneità, dal momento che il C influenza solamente la temprabilità in superficie (J1.5 mm). DIMENSIONE GRANO AUSTENITICO Vengono riportate in Tab.10 le dimensioni del grano austenitico rilevate nelle cinque colate. Tab.10 N colata Dimensione UNI 3245 M.Q.E Le di mesioni del grano austenitico soddisfano le caratteris tiche richieste. Questa caratteristic a è basilare per il controllo della te mprabilità Jomi ny: la costanz a dei valori sulle forniture è garanzia di uniformità sul prodotto finito. TEMPRABILITÀ JOMINY (HRC) In Tab.11 vengono riportati i valori di temprabilità Jominy richiesti per le cinque colate. 42

43 Tab.11 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Col Viene riportata in Fig.20 la curva di temprabilità delle cinque colate dell acciaio 20MoCrS4. 50 Curve di TMP Jominy (5 colate) , distanza dalla base mm Fig.20 I valori ottenuti per la curva di temprabilità delle cinque colate, oltre stare nel range di specifica richiesta, stanno in una fascia piuttosto ristretta, a dimostrazione delle buone caratteristiche di qualità dell acciaio ACCIAIO 23MnCrMo5 JOMASCO Premesso che il carbonio è l elemento che ha la maggiore influenza sulla durezza degli acciai in tutti gli stati del trattamento termico e soprattutto allo stato di tutta la tempra, vediamo ora l influenza dei principali elementi leganti. 43

44 Manganese (Mn) Il manganese allarga il campo di esistenza dell austenite ed abbassa la temperatura del punto A 3 ; sposta verso tenori più bassi di carbonio il punto eutettoide. Le principali variazioni di proprietà provocate dalla presenza di manganese nell acciaio si possono così riassumere: 1. diminuzione della velocità critica di raffreddamento e conseguente aumento della temprabilità; 2. miglioramento del complesso resistenza tenacità in tutti gli stati di trattamento termico; è dovuto alla sua influenza come elemento disciolto nella matrice; 3. straordinaria resistenza alle sollecitazioni di usura, grazie all elevatissima capacità di incrudimento dell austenite nel manganese. Gli svantaggi che il manganese provoca sono che rende l acciaio molto sensibile al surriscaldo ed alla fragilità da rinvenimento: questi inconvenienti, però, non riguardano il campo della cementazione e della tempra. Cromo (Cr) Il cromo restringe il campo di esistenza dell austenite ed innalza la temperatura del punto A 3. Le principali variazioni di proprietà, originate dalla presenza del cromo nell acciaio, sono: 1. diminuzione della velocità di raffreddamento e conseguente aumento di temprabilità, condizionata all adozione di una temperatura di riscaldo sufficientemente elevata per portare in soluzione carburi contenente cromo; 2. miglioramento del complesso resistenza tenacità in tutti gli strati di trattamento. E dovuto all influenza dell elemento disciolto nella matrice e anche all effetto affinante esercitato dai carburi indisciolti al riscaldo; 3. aumento della durezza e della resistenza all usura. E dovuto alla maggior quantità di carburi liberi, in relazione allo spostamento del punto eutettoide ed alla scarsa solubilità dei carburi stessi nell austenite; 4. miglioramento della resistenza meccanica alle alte temperature. Come conseguenza del complesso di proprietà che impartisce, il cromo ha trovato vastissimo impiego nel campo degli acciai. Molibdeno (Mo) Il molibdeno restringe il campo di esistenza dell austenite ed innalza la temperatura del punto A 3 ; sposta verso tenori di carbonio più bassi il punto eutettoide. 44

45 La sua distribuzione ai costituenti strutturali è simile a quella del cromo; il molibdeno ha però una maggiore tendenza alla formazione di carburi. La presenza del molibdeno nell acciaio esercita, da un punto di vista pratico, i seguenti effetti: 1. diminuzione della velocità critica di raffreddamento e conseguente aumento di temprabilità, alle condizioni indicate a proposito del cromo, di entità superiori a quelle realizzabili da tale elemento; 2. aumento della durezza e della resistenza all usura; 3. aumento della resistenza allo scorrimento viscoso a caldo. Come conseguenza del complesso di proprietà che impartisce, il cromo ha trovato vastissimo impiego nel campo degli acciai ANALISI DEI VALORI RICHIESTI Essendo l a cciaio sperimentale, non sono ancora a disposizio ne le specifiche richieste dai clienti, per cui vengono riportate le specifiche impos te dal produttore ASCOMETAL. COMPOSIZIONE CHIMICA (%) Viene riportata in Tab.12 la composizione chimica richiesta dell acciaio considerato. Tab.12 C Mn Si S Cr Mo Al <0.40 * *in base alle richieste: stampaggio a freddo, ecc. Gli elementi presenti nell acciaio, oltre al molibdeno, al cromo ed allo zolfo già descritti, sono: 45

46 Silicio (Si): accresce la temprabilità, riduce la percentuale di carbonio alla quale si forma l eutettoide ed innalza la temperatura di austenitizzazione; Zolfo (S): presenta nell acciaio un aspetto nocivo (crea solfuri che aumentano la fragilità dell acciaio), perciò normalmente si tenta di eliminarne la maggior quantità possibile. I vantaggi dello zolfo sono che migliora la lavorabilità dell acciaio; Alluminio (Al): costituisce l aggiunta più efficace per controllare la grandezza del grano, ma tende ad aumentare l incidenza a rottura delle zone superficiali o centrali: è per questo che ne viene limitatala presenza e si utilizza anche titanio. DIMENSIONE GRANO AUSTENITICO De ve risultare 5 8 secondo UNI 3245 metodo M.Q.E.* *La dimensione del grano austenitico deve rientrare in questo intervallo, per garantire una temprabilità omogenea. TEMPRABILITÀ JOMINY (HRC) In Tab.13 viene riportata la banda di temprabilità Jominy richiesta. Tab.13 Distanza (mm) Min Max

47 Viene riportata in Fig.21 la banda di temprabilità Jominy richiesta. Banda di TMP Jominy HRc distanza dalla base mm Fig.21 Come si può vedere dalla Fig.21, la banda di temprabilità richiesta è piuttosto stretta e con valori poco decrescenti, in modo da garantite una buona omogeneità strutturale con miglioramento delle tensioni esistenti sul pezzo dopo la tempra. 47

48 DISPERSIONE DEI VALORI SU CINQUE COLATE L acciaio è fornito dalle acciaierie ASCOM ETAL a T EKFOR. Descritte le caratteristiche volute sull acciaio, vengono ora riportate le analisi chimiche, le dimensioni del grano austenitico e le curve di temprabilità di una sola colata dell acciaio 23MnCrMo5 JOMASCO, dal momento che quest acciaio è di nuova concezione e non sono a disposizione ulteriori dati. COMPOSIZIONE CHIMICA (%) Viene riportata in Tab.14 la composizione chimica della colata dell acciaio considerato. Tab.14 N Colata C Si Mn Cr Mo S Al I valori riportati rientrano nelle tolleranze richieste dalla Tab.12. DIMENSIONE GRANO AUSTENITICO Vengono riportate in Tab.15 le dimensioni del grano austenitico rilevate nelle cinque colate. Tab.15 N colata Dimensio ne UNI 3245 M.Q.E

49 Le dimesioni del grano austenitico soddisfano le caratteristiche richieste. Questa caratteristica è basilare per il controllo della temprabilità Jominy: la costanza dei valori sulle forniture è garanzia di uniformità sul prodotto finito. TEMPRABILITÀ JOMINY (HRC) In Tab.16 vengono riportati i valori di temprabilità Jominy richiesti per la colata. Tab.16 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm Col Viene riportata in Fig.22 la curva di temprabilità della colata dell acciaio 23MnCrMo5. Curva di TMP Jominy (1 colata) distanza dalla base mm Fig.22 I valori ottenuti per la curva di temprabilità della colata stanno nel range di specifica richiesta. 49

50 3.3 CONFRONTO DI TEMPRABILITA Si riporta ora in Fig.23 la sovrapposizione delle bande di temprabilità prima viste Comparazione bande TMP Jominy durezza HRc min27mncr5g max27mncr5g min20mocrs4 max20mocrs4 min23mncrmo5 max23mncrmo distanza dalla base mm Fig Dai grafici qui riportati si può vedere che le bande di temprabilità Jominy sono limitate in un range di durezza compreso nello stesso intervallo. Ciò significa che per gli acciai sottoposti a cementazione in bassa pressione e tempra in gas il parametro che deve essere mantenuto in un range preciso è la temprabilità Jominy. Si vede dal diagramma sopra riportato che al variare della composizione chimica dell acciaio, le caratteristiche di temprabilità rimangono inalterate. 3.4 ACCIAI TRADIZIONALI Per apprezzare la differenza tra gli acciai per tempra in bassa pressione e gli acciai tradizionali di cementazione e tempra in olio, vengono riportati i risultati delle prove di laboratirio di due acciai tradizionali attualmente impiegati per alberi primari e secondari, ruote dentate dei cambi delle autovetture FIAT: acciaio 17NiCrMo7G; acciaio 19MnCr5G. 50

51 3.4.1 ACCIAIO 17NiCrMo7G Premesso che il carbonio è l elemento che ha la maggiore influenza sulla durezza degli acciai in tutti gli stati del trattamento termico e soprattutto allo stato di tutta la tempra, vediamo ora l influenza dei principali elementi leganti. Nichel (Ni) Il nichel allarga il campo di esistenza dell austenite, abbassa la temperatura del punto A 3, sposta verso tenori più bassi di carbonio il punto eutettoide. In qualsiasi stato di trattamento termico il nichel presente nell acciaio si trova disciolto nella matrice. La presenza del nichel nell acciaio si traduce in definitiva, da un punto di vista pratico, nelle seguenti principali variazioni di proprietà: 1. diminuzione della velocità critica di raffreddamento e conseguente aumento, di entità limitata, della temprabilità; 2. aumento di resistenza e di durezza allo stato ricotto e bonificato. E dovuto al noto effetto indurente dell elemento disciolto nella matrice; 3. miglioramento del complesso resistenza - tenacità in tutti gli stati di trattamento. E da attribuirsi all influenza dell elemento disciolto nella matrice; 4. miglioramento della resistenza alla corrosione e della resistenza all ossidazione a caldo, dovuto all effetto stabilizzante del nichel sull austenite contenente altri elementi di maggior efficacia da questo punto di vista (cromo). La presenza del nichel, quindi, influisce in misura notevole sulle proprietà fisiche dell acciaio: queste relazioni hanno condotto ad una serie di vastissime applicazioni, ossia alle relazioni fra il contenuto di nichel e, rispettivamente, il coefficiente di dilatazione, il coefficiente di variazione del modulo di elasticità con la temperatura, le caratteristiche elettriche e quelle magnetiche. Cromo (Cr) Il cromo restringe il campo di esistenza dell austenite ed innalza la temperatura del punto A 3. Le principali variazioni di proprietà, originate dalla presenza del cromo nell acciaio, sono: 51