Carburi liberi Gli acciai per cuscinetti ad alto tenore di carbonio (per esempio il 100Cr6 e il 100CrMo7) contengono carburi liberi, che devono essere distribuiti finemente ed omogeneamente nella matrice. Durante la solidificazione si deve evitare la precipitazione dei carburi a bordo grano, come quelli tipici degli acciai ledeburitici (figura 4.23), che non si possono più modificare con i trattamenti termici o con la ricottura dei lingotti prima della laminazione e si ritrovano in macrosegregazioni nelle barre finite, nei tubi, nei pezzi fucinati o stampati, causando non pochi inconvenienti durante le lavorazioni meccaniche o durante i trattamenti termici. Essi dequalificano i cuscinetti, se presenti in zone critiche. Un altro tipo di carburo, la cui presenza è da considerare un vero e proprio difetto dell’acciaio, è quello che può precipitare in forma grossolana al contorno del grano austenitico durante il raffreddamento che segue le lavorazioni di formatura a caldo. Talvolta precipita un reticolo continuo (figura 4.24), che non scompare con la successiva ricottura globulare (figura 4.25) o la tempra. In tal caso decade, anche molto, la lavorabilità dell’acciaio e aumenta sensibilmente la fragilità dei cuscinetti, con possibile rischio di sfaldamenti superficiali assai precoci.
Figura 4.23. Carburi ledeburitici in un pezzo microfuso d’acciaio X200Cr12. Attacco picral 4 % - 1000 x.
Figura 4.24. Reticolo di carburi al bordo del grano già austenitico dell’acciaio 100Cr6. Matrice perlitico lamellare. Attacco Nital 2 % - 1000 x.
Figura 4.25. Influenza del diametro delle barre laminate o della velocità di raffreddamento sulla formazione di reticoli di carburi nell’acciaio 100Cr6. A) Ø 30 mm o raffreddamento veloce; B) Ø 100 mm o raffreddamento lento.
La segregazione di carburi è dovuta alla lenta solidificazione delle parti centrali del lingotto o delle billette colate in continuo, alla segregazione del carbonio, che aumenta col suo contenuto, e alla precipitazione dei carburi che avviene al raffreddamento attraverso la linea ACm (solubilità del carbonio nell’austenite). La segregazione può dar luogo a bande di carburi ipereutettoidici dopo la formatura a caldo, se il raffreddamento è troppo lento. La formazione del reticolo di carburi può essere ridotta diminuendo la temperatura finale di laminazione o di formatura a caldo, o raffreddando più rapidamente le barre laminate, la vergella, i fucinati e gli stampati a caldo. L’omogeneizzazione ad alta temperatura dei prodotti formati a caldo migliora la microstruttura, ma ne fa aumentare la decarburazione e il costo per la solubilizzazione e ridistribuzione dei carburi. La figura 4.26 indica il tempo di permanenza e la temperatura necessaria per la totale dissoluzione dei carburi. I processi di rifusione eliminano o riducono fortemente le segregazioni e le bande di carburi, per la più rapida solidificazione che li contraddistingue. Recenti studi hanno dimostrato un miglioramento della distribuzione dei carburi e del carico unitario di snervamento ottenuto tramite trattamenti termomeccanici. Le bande ed i reticoli di carburi sono disomogeneità strutturali indesiderate, ma purtroppo non sono totalmente evitabili negli acciai ipereutettoidici.