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tèmpra

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Lessico

sf. [sec. XIV; da temprare].

1) Trattamento termico cui vengono sottoposti le leghe metalliche e il vetro per conferire loro maggiore resistenza: dare la tempra a un metallo. Per estensione, stato di maggiore durezza che vetro e metalli acquistano in tal modo: acciaio di buona tempra.

2) Insieme delle qualità psicofisiche di una persona; indole, natura: un uomo di una tempra eccezionale. In particolare, costituzione fisica, per lo più robusta, resistente: ha una tempra capace di sopportare ogni disagio. Non com., temperamento, umore: “il padre fu di umore allegro, la madre di tempra assai malinconica” (Vico).

3) Qualità, timbro di un suono, in particolare della voce umana o di uno strumento; poetico, modulazione della voce; parola, canto.

4) Lett., armoniosa disposizione delle parti di un tutto. Per estensione, modo di essere, condizione, stato, qualità. Anche temperatura, clima: “oh! fortunate / genti che in dolci tempre / quest'aura respirate” (Parini).

5) Anticamente, taglio che si dava alla penna d'oca per consentirle di scrivere.

Metallurgia

Il trattamento termico di tempra degli acciai consiste nel riscaldare l'acciaio al di sopra del punto critico A₃, come dimostra il diagramma in acciaio, nel mantenerlo a tale temperatura per un tempo sufficiente ad assicurare la completa trasformazione austenitica in tutte le parti del pezzo e nel raffreddarlo rapidamente in modo che assuma struttura martensitica. Questa è caratterizzata da elevata durezza, ma anche da notevole fragilità: è perciò necessario far seguire al trattamento di tempra un trattamento di rinvenimento, che ne attenui gli effetti. Per la scelta della temperatura di tempra è necessario conoscere con buona approssimazione il punto critico A₃, che varia col tenore di carbonio e degli elementi di lega dell'acciaio: la temperatura ottimale si situa a una cinquantina di gradi al di sopra di A₃ e non deve salire oltre per evitare l'ingrossamento del grano cristallino, che si traduce in un peggioramento delle caratteristiche del materiale. Nel caso particolare degli acciai per utensili, che contengono forti tenori di elementi di lega (tungsteno, cromo ecc.) in grado di formare carburi, è necessario salire con la temperatura ben oltre il punto A₃ per consentire il passaggio in soluzione dei carburi. Per gli acciai al carbonio ipereutettoidi, invece, la temperatura di tempra viene mantenuta a una cinquantina di gradi al di sopra del punto A₃, coincidente in questo caso con A₁, rinunciando ad avere una struttura completamente austenitica: infatti la cementite secondaria che è presente accanto all'austenite ha caratteristiche di durezza soddisfacenti e vengono inoltre evitati pericoli di surriscaldamento. Il raffreddamento rapido necessario per la tempra dell'acciaio si ottiene mediante immersione del pezzo in un mezzo di tempra: i mezzi di tempra comunemente usati sono, in ordine di drasticità decrescente, acqua o sue soluzioni saline, olio, sali fusi, aria. La scelta è condizionata dal tenore degli elementi di lega dell'acciaio e dalle dimensioni del pezzo: infatti quanto più elevato è il tenore degli elementi di lega, tanto più spostate verso destra sono le curve di trasformazione dell'austenite e risulta perciò possibile avere trasformazione martensitica anche con velocità di raffreddamento relativamente modesta. Quest'ultima situazione risulta vantaggiosa perché quanto più rapido è il raffreddamento tanto maggiori risultano le tensioni interne, che rimangono nel pezzo in seguito alla trasformazione austenite martensite, e la possibilità di criccature e rotture. Se l'acciaio contiene notevoli percentuali di elementi di lega può essere temprato per semplice raffreddamento all'aria, e per tale ragione si dice autotemprante. Al contrario acciai non legati e con tenori molto bassi di carbonio (acciai dolci) non possono essere temprati, perché non è praticamente possibile ottenere raffreddamenti sufficientemente rapidi, essendo le curve di trasformazione molto spostate verso sinistra. Durante il raffreddamento la parte esterna del pezzo, a contatto col mezzo di tempra, si raffredda più rapidamente della parte interna (cuore): pertanto essa inizia la trasformazione austenite martensite prima del cuore e, poiché tale trasformazione avviene con aumento di volume, l'espansione della zona interna è ostacolata dallo strato superficiale già martensitico. Per evitare eccessive tensioni interne, con pericolo di rotture, è stato messo a punto un trattamento che viene denominato tempra differita martensitica, o tempra scalare, o tempra termale, o tempra in due tempi, o martempering. Nella tempra differita il raffreddamento è effettuato in due tempi immediatamente successivi con due mezzi di diverse tempre: il pezzo viene dapprima immerso in un bagno di sali fusi a temperatura di poco maggiore di quello di inizio della trasformazione e mantenuto a tale temperatura per un tempo sufficiente a realizzare uniformità di temperatura, ma non tale da provocare l'inizio della trasformazione dell'austenite; si procede poi a un raffreddamento fino a temperatura ambiente secondo determinate condizioni, affinché la formazione della martensite sia pressoché totale. In taluni casi particolari può essere necessario o preferibile avere, come struttura conseguente al trattamento, anziché martensite: in tal caso viene effettuato un trattamento denominato bainitetempra bainitica. La tempra bainitica può essere eseguita in due modi differenti. Nel primo il pezzo viene riscaldato al di sopra di A₃, mantenuto in temperatura per avere la completa trasformazione austenitica, raffreddato velocemente con velocità tale che la traiettoria di raffreddamento attraversi il campo bainitico, così che la struttura finale risulti costituita da martensite e bainit. Nel secondo, dopo la fase di riscaldo e mantenimento, il pezzo viene raffreddato velocemente fino a temperatura maggiore di Ms, mantenuto a tale temperatura fino a che non si abbia la completa trasformazione in bainite, indi raffreddato fino a temperatura ambiente. Il primo tipo di tempra bainitica viene solitamente seguito da rinvenimento, il secondo tipo è già in grado di dare di per sé caratteristiche soddisfacenti al materiale e viene chiamato anche bonifica isotermica o austempering. Il campo di applicazione della bonifica isotermica è piuttosto limitato (acciai duri e acciai fortemente legati), ma consente di ottenere, a parità di durezza, minore fragilità nel materiale rispetto alla tempra usuale. La tempra superficiale è un trattamento di tempra in cui il riscaldamento oltre i punti critici è localizzato alla superficie del pezzo: permette quindi un notevole indurimento in superficie, mantenendo al cuore una buona tenacità. Si seguono essenzialmente due metodi: la tempra a induzione, in cui il riscaldamento è ottenuto mediante una corrente a media o alta frequenza indotta nel pezzo, è rapidissimo e limitato alla superficie; il raffreddamento può essere eseguito mediante una pioggia del mezzo refrigerante, che investe la porzione di superficie riscaldata, realizzando la tempra localizzata alla superficie; la tempra alla fiamma (o fiammatura), in cui l'acciaio è riscaldato da una fiamma ossiacetilenica: regolando opportunamente la posizione e la velocità di spostamento della fiamma rispetto al pezzo, il riscaldamento penetra poco in profondità; facendo quindi investire la zona appena riscaldata da un getto di un mezzo refrigerante, si ottiene una tempra limitata alla superficie. La tempra austenitica è una denominazione impropria del trattamento di solubilizzazione applicato agli acciai inossidabili austenitici: consiste in un riscaldamento a temperatura elevata (~1050 ºC), così da rimuovere le alterazioni strutturali dovute ai processi di fabbricazione, nel mantenimento a tale temperatura per mandare in soluzione eventuali costituenti e nel raffreddamento rapido così da avere a temperatura ambiente struttura austenitica e prevenire la formazione di precipitati. La tempra di soluzione è un trattamento termico eseguibile su taluni materiali metallici non ferrosi, che consente di ottenere indurimenti per precipitazione. Tale trattamento è applicabile a quelle leghe il cui diagramma di stato presenta una soluzione solida stabile a temperatura elevata e con diminuzione di solubilità al diminuire della temperatura. Consiste in un riscaldamento della lega bifasica fino a una temperatura superiore alla curva limite di solubilità, nel mantenimento a tale temperatura per un tempo sufficiente alla completa trasformazione in soluzione solida monofasica e nel raffreddamento veloce, per esempio in acqua. In tale modo si ottiene a temperatura ambiente una soluzione solida omogenea fortemente soprasatura: il sistema tende quindi a portarsi verso l'equilibrio mediante la precipitazione di particelle submicroscopiche della seconda fase stabile a temperatura ambiente. Questa precipitazione può avvenire spontaneamente dopo un certo periodo di incubazione e proseguire nel tempo (invecchiamento naturale), oppure con un riscaldamento a temperature di poco superiori alla temperatura ordinaria (invecchiamento artificiale). Un importante gruppo di leghe a cui viene applicato questo trattamento è quello dei durallumini.

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