Cosa sta funzionando a caldo?

Lavorazione a caldo è un termine per riscaldare acciaio o altri metalli e quindi rotolarli, stamparli o martellarli nelle forme desiderate. Riscaldare i metalli al di sopra del loro punto critico, dove i cristalli di metalli possono fluire come liquidi molto densi, riduce lo stress e li rende più facili da arrotolare o modellare. I metalli sottoposti a lavorazione a caldo possono essere meno fragili o meno soggetti a rotture rispetto ai metalli trattati a freddo.

I metalli contengono una struttura cristallina, un mix casuale di cristalli a molte facce che possono essere paragonati a granelli di sabbia. Quando la maggior parte dei metalli è a temperatura ambiente, i cristalli sono strettamente imballati insieme e il metallo è considerato rigido. Se il metallo viene riscaldato al di sopra della sua temperatura di cristallizzazione, indicato come punto critico, i cristalli perdono la loro presa l'uno sull'altro e il metallo scorrerà o potrà essere modellato facilmente.

La lavorazione a freddo dei metalli a temperatura ambiente crea parti metalliche molto dure, ma può causare sollecitazioni nel metallo con conseguenti crepe o guasti. Ciò si verifica perché i cristalli di metallo non possono muoversi l'uno attorno all'altro e vogliono tornare a una condizione di stress inferiore. La modellatura a freddo può essere paragonata allo stiramento di un elastico, con i cristalli sotto stress. I metalli possono essere riscaldati successivamente in un processo chiamato ricottura, in cui il metallo viene riscaldato ad alta temperatura, tenuto lì, quindi raffreddato lentamente per ridurre lo stress. La lavorazione a caldo previene questo stress e rende il metallo molto più facile da maneggiare.

Quando vengono laminati metalli caldi, i cristalli metallici scivolano l'uno sull'altro e cambiano forma da forme circolari a forme lunghe e più sottili. Questa modifica può rendere il metallo più forte nella direzione dei cristalli, ma più debole se si aggiunge forza opposta alla direzione. I metalli laminati possono essere ricotti per recuperare parte della forma originale del cristallo, che rafforza il metallo.

Lavorare a temperature più elevate crea un metallo duttile, che è un metallo che può flettersi o è meno fragile. La duttilità può essere uno svantaggio per le parti che richiedono un'elevata resistenza agli urti, come strumenti o lame. La lavorazione a caldo può essere seguita dal rinvenimento, che è il riscaldamento seguito da un rapido raffreddamento in acqua o olio, per riguadagnare parte della tenacità del metallo lavorato a freddo.

Uno svantaggio della lavorazione a caldo è la temperatura richiesta per raggiungere il punto critico di alcuni metalli. Alcuni acciai ad alta resistenza possono richiedere il riscaldamento a temperature molto elevate per consentire la lavorazione senza creare sollecitazioni metalliche. Queste temperature possono richiedere macchine utensili speciali in grado di mantenere la propria forza e tenacità quando esposte alle elevate temperature dei metalli. Questa apparecchiatura può anche richiedere circuiti di riscaldamento ad alta temperatura su rulli o parti di stampaggio per mantenere il metallo caldo e prevenire il freddo.