Curve di trasformazione isoterma o curve TTT (Temperatura – Tempo – Trasformazione)

Lo studio sistematico della cinetica delle trasformazioni a temperatura costante (trasformazioni isoterme) delle leghe ferrose a partire dalla struttura austenitica si deve a Edgar Bain. La lega ferrosa (acciaio o ghisa) viene

  • Riscaldata e portata in campo austenitico;
  • Trasferita in maniera pressoché istantanea in un bagno termostatico mantenuto a temperatura costante e inferiore a quella di austenitizzazione;
  • Mantenuta alla temperaturaT2 per un tempo prefissato t;
  • Prelevata, portata rapidamente a temperatura ambiente e sottoposta a indagine microstrutturale.

Ripetendo questa serie di operazioni per tempi diversi alla medesima temperatura T2 e a temperature T2 via via decrescenti è possibile individuare, per ogni valore di T2, il tempo ti di incubazione della trasformazione dell’austenite (cioè il tempo in corrispondenza al quale inizia la trasformazione) e il tempo tf al quale la trasformazione si è completata.

A seconda della temperatura di trattamento isotermo e della specifica composizione, la lega ferrosa avrà un’evoluzione microstrutturale con formazione di ferrite, perlite, bainite, martensite (o loro miscele).

Progettazione componenti ghisa Zanardi Fonderie

Riportando in un diagramma temperatura-tempo, con il tempo espresso in scala logaritmica, i tempi Ti e Tf di inizio e fine trasformazione dell’austenite in corrispondenza ad ogni temperatura T2, si ottengono le due curve di inizio e fine trasformazione.

Nel diagramma TTT si individuano tipicamente tre regioni:

  • La prima, nella zona di sinistra, in cui la struttura austenitica è instabile e destinata a trasformarsi;
  • La seconda, compresa tra le curve di inizio e fine trasformazione, in cui la struttura austenitica coesiste ancora con le microstrutture derivanti dalla sua trasformazione;
  • La terza, collocata a destra della curva di fine trasformazione, costituita esclusivamente dalle strutture prodotte dalla trasformazione dell’austenite: al variare della temperatura di trattamento isotermo, possono essere appunto ferrite, perlite, bainite.

Le due curve di inizio e fine trasformazione sono limitate inferiormente, in corrispondenza al livello di comparsa di due linee orizzontali, che corrispondono alla trasformazione, non più isotermica, della austenite in martensite. Tali linee sono identificate come Ms (martensite start) e Mf (martensite finish).

Curve di trasformazione anisoterma o curve CCT (Continuous Cooling Transformation)

Nei trattamenti termici più diffusi, la trasformazione dell’austenite non avviene a temperatura costante, ma nel corso di un raffreddamento continuo. Pertanto, è necessario fare riferimento alle curve di trasformazione anisotermica dell’austenite, cioè ai diagrammi CCT. Tali curve si ottengono segnando su ogni traiettoria di raffreddamento i punti di inizio e di fine trasformazione dell’austenite e individuando le regioni corrispondenti alle varie microstrutture ottenute.

La posizione e la forma delle curve anisoterme sono funzione del contenuto di carbonio e della presenza di elementi di lega nella ghisa.

A titolo di esempio, nella figura seguente è riportato il diagramma TTT di ghise a differente contenuto di Molibdeno (Mo). I numeri riportati in corrispondenza delle traiettorie di raffreddamento corrispondono alle durezze caratteristiche di ciascuna microstruttura ottenuta.

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