Solubilizzazione dell'alluminio

La solubilizzazione dell'alluminio è la prima fase dell'indurimento per precipitazione delle leghe di alluminio. Il getto viene riscaldato a una temperatura alla quale gli elementi di lega si dissolvono nell'alluminio (a seconda della lega, ca. 480–545°C), mantenuto a temperatura e poi rapidamente raffreddato, più spesso in acqua. Si ottiene una soluzione solida sovrassatura, dalla quale il getto acquisisce la piena resistenza solo durante l'invecchiamento.

È possibile solubilizzare leghe in cui la solubilità degli elementi di lega diminuisce al diminuire della temperatura. In fonderia si tratta soprattutto di leghe di alluminio con silicio e magnesio (Al-Si-Mg) o con silicio e rame (Al-Si-Cu). La sola solubilizzazione non indurisce il getto: subito dopo il raffreddamento il materiale è duttile e relativamente morbido, ma pronto per essere rinforzato.

In cosa consiste la solubilizzazione dell'alluminio

1. Riscaldamento alla temperatura di solubilizzazione. La temperatura si sceglie in modo che le fasi indurenti (ad es. Mg₂Si oppure Al₂Cu) si dissolvano nella matrice, senza però causare la fusione incipiente dei bordi dei grani. Il margine è spesso ristretto, quindi il forno deve mantenere una temperatura uniforme in tutta la carica.
2. Mantenimento in temperatura. Il getto rimane a questa temperatura di solito da alcune a una decina di ore. Il tempo dipende dalla lega, dallo spessore delle pareti e dalla struttura: sezioni spesse e struttura a grana grossa richiedono un mantenimento più lungo. Nelle leghe con silicio, i cristalli di silicio si arrotondano nel frattempo, il che migliora la duttilità.
3. Raffreddamento rapido. Il carico viene trasferito dal forno alla vasca il più rapidamente possibile, in genere entro pochi secondi, al massimo una decina. Il raffreddamento brusco 'congela' i componenti disciolti nella soluzione: si forma una soluzione sovrassatura.

Temperatura e tempo di solubilizzazione

I parametri dipendono innanzitutto dalla composizione della lega. Indicativamente, per le leghe da fonderia più diffuse secondo la norma PN-EN 1706:

L'acqua a temperatura ambiente raffredda più rapidamente e fornisce le proprietà più elevate, ma anche le tensioni maggiori e il rischio più alto di deformazioni. Per i getti di forma complessa si ricorre quindi talvolta al raffreddamento in acqua riscaldata o in soluzioni polimeriche, a scapito di una resistenza leggermente inferiore. I parametri precisi vengono definiti per la lega specifica, le dimensioni del getto e le proprietà richieste.

Errori più comuni nella solubilizzazione

• Temperatura troppo alta – fusione localizzata dei bordi di grano (il cosiddetto surriscaldamento), che non può essere riparata. Il getto perde resistenza e duttilità.
• Temperatura troppo bassa o tempo di mantenimento troppo breve – le fasi non si dissolvono completamente, quindi l'invecchiamento non produce l'effetto pieno.
• Trasferimento in bagno troppo lento – parte degli elementi di lega precipita già prima del raffreddamento, riducendo la durezza dopo l'invecchiamento.
• Deformazioni – i getti sottili e lunghi possono svergolarsi. Aiutano una corretta disposizione nella carica, un fluido di raffreddamento più dolce oppure la raddrizzatura del getto.
• Bolle superficiali – il gas intrappolato nel getto si espande ad alta temperatura. Per questo i getti pressofusi tradizionali di norma non vengono sottoposti a solubilizzazione.

Solubilizzazione e invecchiamento – stati T4, T6, T64 e T7

Dopo la solubilizzazione il getto viene invecchiato. Lo stato del materiale dipende dal tipo di invecchiamento ed è indicato secondo la PN-EN 1706 con un codice alfanumerico:

Lo stato T5 – solo invecchiamento artificiale dopo la colata – non richiede solubilizzazione ed è tipico, tra l'altro, dei pressofusi.

Solubilizzazione dell'alluminio e solubilizzazione dell'acciaio

Il nome è lo stesso, ma lo scopo è diverso. Nelle leghe di alluminio la solubilizzazione prepara il materiale all'indurimento per invecchiamento. Negli acciai austenitici, ad esempio inossidabili, la solubilizzazione consiste nel riscaldamento, di solito a circa 1000–1150°C, e nel raffreddamento rapido. Essa dissolve i carburi di cromo, ripristina la resistenza alla corrosione intergranulare e ammorbidisce l'acciaio. L'acciaio inossidabile dopo la solubilizzazione è quindi morbido e duttile, non più duro. Nella nostra fonderia la solubilizzazione riguarda i getti in alluminio.

Solubilizzazione dei getti nella nostra fonderia

Solubilizzazione e invecchiamento dei getti eseguiamo su richiesta del cliente – insieme alla colata e lavorazione meccanica dei getti. Su richiesta eseguiamo anche prove di resistenza meccanica. La lega e lo stato (ad es. T6) conviene definirli già nella richiesta di offerta, perché influiscono sulla scelta della tecnologia – della colata in conchiglia oppure colata in sabbia.

Ulteriori informazioni sul trattamento termico: tempra alluminio, invecchiamento alluminio, indurimento alluminio, trattamento termico dei getti e leghe di alluminio da fonderia.