L’acciaio è una lega ferrosa composta in principal modo da ferro e carbonio. La normalizzazione dell’acciaio permette di eliminare le tensioni che sono presenti nella struttura cristallina di questa lega metallica.
Specialmente per acciai che devono resistere a sollecitazioni di tipo statico e che devono essere messi in opera tramite saldatura, questo è un processo di stabilizzazione di importanza rilevante per rendere ottimale il semilavorato per i successivi trattamenti.
Cos’è la normalizzazione dell’acciaio?
Il processo di normalizzazione determina l’affinamento della grana dell’acciaio e quindi consente a quest’ultima di uniformarsi, raggiungendo un equilibrio microstrutturale. Viene generalmente eseguita su pezzi grezzi di lavorazione a caldo per predisporre l’acciaio nel miglior modo alle ulteriori lavorazioni.
Avviene mediante il trattamento termico della lega d’acciaio che comporta una transizione di fase: l’acciaio viene ri-cotto a 70 °C sopra Ac3, (Ac3 = temperatura alla quale, durante il riscaldo, termina la trasformazione della ferrite in austenite, intorno agli 750°/800°). Si ottiene così un’affinazione della grana cristallina che migliora le caratteristiche meccaniche finali del pezzo.
È un’operazione che viene eseguita per garantire alla lega metallica una più alta resilienza meccanica, quindi una minore fragilità a parità di resistenza o viceversa.
Si effettua, solitamente, nelle gettate di acciaio con tenore di carbonio inferiore a circa 0,77%, con un raffreddamento più rapido rispetto alla normale ricottura delle leghe metalliche e può essere anche eseguita con doppia normalizzazione, la prima a temperatura maggiore e la seconda con temperatura inferiore.
Tempratura e normalizzazione: perché eseguire la normalizzazione dell’acciaio?
La normalizzazione dell’acciaio è ormai un requisito standard generalmente richiesto ai fornitori di semilavorati per acciai di base e di qualità con ampio impiego nell’industria, secondo le norme internazionali ISO, EN e DIN.
Consente di avere spessori maggiori con una omogeneità di resistenza garantita e una flessibilità nell’impiego superiore, dovuta alla resilienza meccanica che permette utilizzi per i semilavorati in sicurezza rispetto a rischi dovuti ad alta fragilità, quando si ricerca una resistenza più elevata abbinata a una capacità di assorbimento dei colpi e delle flessioni da parte del materiale.
La normalizzazione dell’acciaio rende quindi intrinsecamente più alta la resistenza meccanica statica e quella agli impatti, rende il materiale più facilmente lavorabile e con una stabilità e una durata temporale maggiore, una sopportazione dell’usura aumentata e una capacità di assorbimento elastico delle deformazioni (resilienza) superiore.
La normale tempra dell’acciaio che, ricordiamo, è una lega di ferro e carbonio creata per ottenere una maggior durezza rispetto a quella del ferro puro, come la tempra di ogni altro metallo o lega metallica, viene eseguita per garantire una durezza superficiale ancor maggiore per i manufatti sottoposti a usura e stress; sia che siano utensili o componenti per costruzione.
L’acciaio temprato quindi ha una resistenza meccanica e nel tempo superiore. Il difetto della tempra é quello di essere un trattamento superficiale che crea quindi delle differenze nella struttura (tensioni) fra interno ed esterno.
Riscaldando di nuovo l’acciaio si ottiene una normalizzazione della struttura che la rende più omogenea e quindi con una maggiore capacità di resistenza complessiva e/o una più alta capacità di flessione e assorbimento di urti e compressione.
L’abbassamento della velocità di tempra comporta numerosi vantaggi, come ad esempio la possibilità di temprare in profondità, “a cuore”, pezzi di grandi dimensioni. Bisogna quindi, nei cicli di tempratura e normalizzazione, tenere presenti diversi ordini di fattori ma principalmente: tipo di acciaio, mezzo temprante (olio, acqua, aqua-quench, aria) e rapporto tra superficie e volume del pezzo lavorato.
A determinare la normalizzazione dell’acciaio è la temperatura del secondo processo termico di riscaldamento e del successivo raffreddamento e la durata più o meno rapida di quest’ultimo. Più alta sarà la temperatura e più l’acciaio sarà resistente ma anche più morbido.
Questo implica una possibilità di deformazione permanente e di una più estesa reazione alle tensioni della struttura interna del materiale, in stretto rapporto con il suo ulteriore ciclo di lavorazione e con le condizioni di utilizzo finale.
Riveste quindi importanza fondamentale adattare i processi di normalizzazione dell’acciaio a quelle che saranno le condizioni d’uso previste e prevedibili per il prodotto da sottoporre al trattamento termico.
