MECCANICA e DINTORNI

Forse qui sarebbe necessaria la presenza di un esperto di metallurgia... Un nostro cliente deva fare una macchina dove ci vanno alcuni dischi di ferro che verranno attraversati da un fortissimo campo magnetico e questi dischi devono subire un lunghissimo trattamento di ricottura per fargli sputare tutto il carbonio presente. Ho detto lunghissimo perché va fatto in vari passaggi e dopo ogni passaggio il metallo va ripreso al tornio e ritornito per togliergli la scorza durissima che si deposita sulla superficie.
La domanda sorge spontanea: come si spiega che con la ricottura la strato superficiale diventa durissimo? E ricordo ancora che stiamo parlando di semplice ferro... La mia ipotesi è che dipende proprio dal carbonio che venendo in superficie la rende durissima....
Boh...

Non sono un metallurgico, ma mi pare che ci siano diverse cose che non tornano.
Come prima cosa la ricottura non indurisce il ferro (o meglio l'acciaio, al ferro puro gli fa poco) ma lo porta al suo stato più tenero (si dice più dolce). Semplicemente si effettua riscaldando il pezzo ad alta temperatura, e facendolo raffreddare lentamente. Ovvio che temperatura di riscaldo e tempo di raffreddamento dipendono dal tipo di acciaio da ricuocere.

Inoltre la ricottura non influisce sulla composizione chimica del pezzo, se non superficialmente e in minima parte. Per diminuire il tenore di carbonio di un acciaio (nel ferro non c'è carbonio) esistono diversi sistemi, ma che prevedono la fusione del materiale e l'aggiunta di sostanze ossidanti, in grado di combinarsi con il carbonio.
L'unico procedimento in grado di eliminare parte del carbonio da un acciaio senza portarlo a fusione è la vecchia forgiatura, adottata dai fabbri dei tempi antichi. Il pezzo di acciano viene riscaldato al calor rosso, e poi ripiegato su se stesso e martellato. Il processo viene ripetuto moltissime volte, e ogni volta un po' d'aria (e quindi ossigeno) resta intrappolato all'interno del materiale, combinandosi con il carbonio.
Ripetendo tale processo gli antichi fabbri potevano decidere il tasso di carbonio all'interno del loro pezzo, stabilendone quindi la durezza.

Hai ragione, difatti le cose non tornano... però una cosa è certa: questo trattamento di ricottura viene fatto su una piastra di ferro e dopo ogni passaggio ce lo riportano a togliergli lo strato di scoria che si determina sulla superficie del pezzo. Ecco questa è durissima... Tanto per dire: per trattare due pezzi del genere, che saranno 5/6 chili di roba, da quanto è lungo il procedimento ci hanno chiesto 4.000 €. Liberi di non crederlo....ma è la pura verità.

In effetti, detta e letta così, la cosa appare strana, però, dato che uno dei peggiori inconvenienti dei trattamenti termici prolungati, come la ricottura e la normalizzazione, è proprio la perdita di carbonio (decarburazione), nel caso specifico probabilmente il trattamento viene fatto in modo tale da provocare intenzionalmente tale decarburazione.
Questo può essere ottenuto essenzialmente rendendo l'atmosfera del forno più ricca di ossigeno rispetto alla normale atmosfera presente durante i trattamenti di ricottura, che in alcuni casi è addirittura a base di azoto.
In tal modo il carbonio presente nell'acciaio migra gradualmente in superficie e viene ossidato dall'ossigeno.
Questo crea uno strato superficiale duro e sottoforma di una crosta, detta calamina, che assomiglia a quella che si trova sulle superfici dei pezzi ossitagliati.
La crosta va eliminata in quanto una volta raggiunto un certo spessore essa non permette più l'innesco della reazione e l'ossidazione di ulteriore carbonio.
Perciò ripetendo varie volte il ciclo trattamento termico ed asportazione superficiale si ottiene una generale diminuzione del tasso di carbonio nel materiale.

Piuttosto sarebbe da chiedersi il perchè non si parta direttamente da un materiale a bassissimo contenuto di carbonio, tipo le leghe usate per le applicazioni elettromagnetiche, come motori e trasformatori.
Evidentemente, dato che tali materiali si trovano essenzialmente in formato di lamiere di basso spessore, le quantità dei pezzi da produrre non sono tali da giustificare la fornitura in spessori fuori standard.
Anche se 4000 euro solo per il trattamento, più le lavorazioni intermedie non sono pochi e forse una qualche acciaieria la fornitura la poteva fare lo stesso.

Ti ringrazio, finalmente adesso il quadro è chiaro...

secondo me il problema è la scaglia d'ossido che si forma ad alta temperatura, visto poi che il trattamento termico dura parecchio questa a tempo di crescere di spessore... per togliere la crosta invece di una lavorazione meccanica potresti fare un decapaggio che ti scalza via lo strato d'ossido.