ITVR20100232A1 - METHOD OF THERMAL TREATMENT OF PIECES IN STAINLESS STEEL HARDENING FOR PRECIPITATION MADE WITH QUICK AND SIMILAR PROTOTYPING TECHNIQUES - Google Patents

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ITVR20100232A1
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Description

Descrizione di Brevetto di Invenzione Industriale avente per titolo: Description of Industrial Invention Patent entitled:

"METODO DI TRATTAMENTO TERMICO DI PEZZI IN ACCIAIO INOSSIDABILE INDURENTE PER PRECIPITAZIONE REALIZZATI CON TECNICHE DI PROTOTIPAZIONE RAPIDA E SIMILI". "METHOD OF HEAT TREATMENT OF STAINLESS STEEL PIECES HARDENER BY PRECIPITATION MADE WITH RAPID AND SIMILAR PROTOTYPING TECHNIQUES".

CAMPO TECNICO DELL'INVENZIONE TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La presente invenzione riguarda un metodo di trattamento termico di pezzi in acciaio inossidabile indurente per precipitazione realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili. The present invention relates to a method of heat treatment of precipitation hardening stainless steel parts made with rapid prototyping techniques and the like.

Più in particolare, la presente invenzione riguarda un metodo di trattamento termico avente lo scopo di incrementare la durezza dei pezzi in acciaio inossidabile indurente per precipitazione realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili. More particularly, the present invention relates to a heat treatment method having the purpose of increasing the hardness of precipitation hardening stainless steel parts made with rapid prototyping techniques and the like.

STATO DELLA TECNICA ANTERIORE STATE OF THE PRIOR ART

È noto che oggigiorno alcune tipologie di oggetti, come ad esempio oggetti in acciaio inossidabile o in altre leghe metalliche, oppure anche in materiali non metallici, possono essere realizzati con la tecnologia del cosiddetto Selective Laser Melting - abbreviato con la sigla SLM. It is known that today some types of objects, such as objects in stainless steel or other metal alloys, or even in non-metallic materials, can be made with the so-called Selective Laser Melting technology - abbreviated with the abbreviation SLM.

Il Selective Laser Melting è un particolare tipo di tecnologia di prototipazione rapida, che consiste nell'effettuare la formatura di parti selezionate, per fusione di strati successivi, a partire da polvere, tramite l'energia fornita da una sorgente Laser, ottenendo infine un pezzo solido con geometria desiderata, anche molto complessa, fondendo in positivo il materiale, cioè senza asportare parti del pezzo. Selective Laser Melting is a particular type of rapid prototyping technology, which consists in carrying out the shaping of selected parts, by melting successive layers, starting from powder, using the energy supplied by a laser source, finally obtaining a piece solid with desired geometry, even very complex, positively melting the material, i.e. without removing parts of the piece.

I vantaggi nell'impiego di tecnologie di prototipazione rapida nell'ambito della produzione di pezzi metallici sono noti: è possibile realizzare con estrema precisione oggetti di forma complessa non ottenibile con altre tecnologie disponibili, con limitati tempi di esecuzione, assenza di particolari attrezzature, di stampi, ecc. The advantages in the use of rapid prototyping technologies in the production of metal parts are known: it is possible to create with extreme precision objects of complex shape not obtainable with other available technologies, with limited execution times, absence of particular equipment, molds, etc.

Fra i materiali che possono essere efficacemente impiegati per realizzare oggetti con la tecnologia della prototipazione rapida vi sono gli acciai inossidabili indurenti per precipitazione, ed in particolare l'acciaio inossidabile martensitico generalmente indicato con il nome commerciale 17-4 PH, oppure AISI 630, oppure X5CrNiCuNbl6-4 secondo la norma ENI0088/3. Among the materials that can be effectively used to make objects with rapid prototyping technology are precipitation hardening stainless steels, and in particular martensitic stainless steel generally indicated with the trade name 17-4 PH, or AISI 630, or X5CrNiCuNbl6-4 according to the ENI0088 / 3 standard.

Questo acciaio è dotato di buone caratteristiche di resistenza meccanica, di lavorabilità e di resistenza alla corrosione. This steel has good mechanical strength, workability and corrosion resistance characteristics.

Queste caratteristiche unitamente ai vantaggi derivanti dall'impiego della tecnologia della prototipazione rapida, consentono di realizzare, a costi competitivi, pezzi in acciaio inossidabile dedicati a strumentario chirurgico, o altri simili componenti utilizzati in ambito biomedico. These characteristics, together with the advantages deriving from the use of rapid prototyping technology, allow the creation, at competitive costs, of stainless steel parts dedicated to surgical instruments, or other similar components used in the biomedical field.

L'acciaio inossidabile 17-4 PH viene solitamente indurito per precipitazione, con lo scopo di ottenere caratteristiche meccaniche idonee per i suoi possibili impieghi. La precipitazione avviene per trattamento termico di invecchiamento dopo solubilizzazione . A seguito di tale trattamento, il materiale possiede una microstruttura martensitica stabile nella quale sono presenti i precipitati. 17-4 PH stainless steel is usually hardened by precipitation, with the aim of obtaining mechanical characteristics suitable for its possible uses. Precipitation occurs by thermal aging treatment after solubilization. Following this treatment, the material has a stable martensitic microstructure in which the precipitates are present.

La tipica composizione dell'acciaio 17-4 PH è la seguente: carbonio 0.07 %, manganese 1 %, fosforo 0.04 %, zolfo 0.03 %, silicio 1 %, cromo 15-17 %, nichel 3-5 %, rame 3-5 %, columbio e tantalio 0.15-0.45 %. The typical composition of 17-4 PH steel is as follows: carbon 0.07%, manganese 1%, phosphorus 0.04%, sulfur 0.03%, silicon 1%, chromium 15-17%, nickel 3-5%, copper 3-5 %, columbium and tantalum 0.15-0.45%.

Il trattamento termico di indurimento per precipitazione è effettuato, come precedentemente detto, in due passaggi. Il primo passaggio, di solubilizzazione, consiste essenzialmente nel portare l'acciaio, o più in generale una qualsiasi lega metallica, ad una temperatura alla quale la solubilità degli elementi in lega (che poi formeranno i precipitati) è elevata. Un raffreddamento abbastanza rapido dalla temperatura di solubilizzazione consente, successivamente, di ottenere una soluzione solida sovrasatura, nella quale (in modo metastabile) il soluto (elementi in lega) è ancora in soluzione della matrice metallica di lega. The precipitation hardening heat treatment is carried out, as previously mentioned, in two steps. The first solubilization step essentially consists in bringing the steel, or more generally any metal alloy, to a temperature at which the solubility of the alloying elements (which will then form the precipitates) is high. A fairly rapid cooling from the solubilization temperature allows, subsequently, to obtain a supersaturated solid solution, in which (in a metastable way) the solute (alloy elements) is still in solution of the metal alloy matrix.

Il secondo passaggio, di invecchiamento, consiste quindi nel portare il materiale ad una temperatura, inferiore a quella di solubilizzazione, alla quale avviene la precipitazione degli elementi in lega. The second step, aging, therefore consists in bringing the material to a temperature, lower than that of solubilization, at which the precipitation of the alloy elements occurs.

I precipitati degli elementi di lega, specialmente se fini e coerenti, deformano il reticolo cristallino del metallo e, soprattutto, ostacolano il movimento delle dislocazioni presenti nel reticolo stesso, rendendo più difficile la deformazione del materiale e, di conseguenza, migliorandone le proprietà meccaniche di durezza e resistenza a trazione. Il materiale risulta, per contro, infragilito. The precipitates of the alloying elements, especially if fine and coherent, deform the crystal lattice of the metal and, above all, hinder the movement of the dislocations present in the lattice itself, making deformation of the material more difficult and, consequently, improving its mechanical properties of hardness and tensile strength. The material is, on the other hand, embrittled.

Per quanto riguarda, in particolare, l'acciaio inossidabile 17-4 PH, l'effetto di indurimento per precipitazione viene ottenuto sul materiale solubilizzato - cioè preventivamente sottoposto al noto trattamento di solubilizzazione - con un singolo trattamento di invecchiamento eseguito ad una temperatura solitamente compresa tra 480°C e 620°C, e per un tempo da 1 a 4 ore: dopo il raffreddamento, si ottiene una struttura martensitica con le desiderate caratteristiche . As regards, in particular, 17-4 PH stainless steel, the precipitation hardening effect is obtained on the solubilized material - that is, previously subjected to the known solubilization treatment - with a single aging treatment carried out at a temperature usually included between 480 ° C and 620 ° C, and for a time from 1 to 4 hours: after cooling, a martensitic structure with the desired characteristics is obtained.

In questo tipo di acciaio, l'agente indurente nel processo di precipitazione è costituito principalmente dal rame, che appunto costituisce il precipitato fine che, come sopra descritto, conferisce le proprietà di durezza e resistenza statica al materiale. In this type of steel, the hardening agent in the precipitation process consists mainly of copper, which is precisely the fine precipitate which, as described above, confers the properties of hardness and static resistance to the material.

Come detto in precedenza, l'acciaio inossidabile 17-4 PH viene correntemente ed efficacemente impiegato per realizzare pezzi con la tecnologia del Selective Laser Melting, o SLM: pezzi da impiegare in ambito biomedico, come lo strumentario chirurgico, od anche in altri ambiti. As previously mentioned, 17-4 PH stainless steel is currently and effectively used to make pieces with Selective Laser Melting technology, or SLM: pieces to be used in the biomedical field, such as surgical instruments, or also in other areas.

Al termine della fase di realizzazione dell'oggetto con la tecnologia SLM, l'oggetto medesimo viene solitamente sottoposto ad un successivo trattamento di riscaldamento a 600°C per 2 ore con raffreddamento libero in forno. Questo ulteriore trattamento termico è generalmente considerato come parte integrante del processo di realizzazione dell'oggetto tramite SLM, e consente di eliminare le tensioni residue presenti nell'oggetto, evitare distorsioni e/o deformazioni: in questo modo è possibile evitare che esso, ad esempio, si possa danneggiare anche solo a causa della rimozione dal piano di lavoro. At the end of the phase of realization of the object with SLM technology, the object itself is usually subjected to a subsequent heating treatment at 600 ° C for 2 hours with free cooling in the oven. This further heat treatment is generally considered as an integral part of the process of making the object using SLM, and allows to eliminate the residual stresses present in the object, to avoid distortions and / or deformations: in this way it is possible to prevent it, for example , can be damaged just by removing it from the worktop.

A questo riguardo si ricorda che i pezzi possono essere trattati termicamente a 600°C per 2 ore per la distensione degli stress interni quando sono ancora attaccati alla piastra di base sulla quale vengono saldati durante il processo stesso, come normalmente avviene nei processi SLM con polvere metallica. In this regard, it should be remembered that the pieces can be heat treated at 600 ° C for 2 hours to relieve internal stresses when they are still attached to the base plate on which they are welded during the process itself, as normally occurs in SLM processes with powder. metallic.

Si deve notare quindi che non è praticamente possibile realizzare pezzi tramite SLM senza il suddetto riscaldamento finale, perché i pezzi sarebbero quasi certamente soggetti a deformazione. It should therefore be noted that it is practically not possible to make parts by SLM without the aforementioned final heating, because the parts would almost certainly be subject to deformation.

Tuttavia, al termine di questo riscaldamento finale, si verifica che il pezzo non possiede le desiderate caratteristiche meccaniche tipiche degli acciai inossidabili martensitici. However, at the end of this final heating, it is verified that the piece does not have the desired mechanical characteristics typical of martensitic stainless steels.

Infatti, il pezzo possiede una durezza troppo bassa, e comunque non adeguata per l'applicazione, ad esempio, in ambito biomedico per la realizzazione di strumentario chirurgico. In fact, the piece has a hardness that is too low, and in any case not suitable for application, for example, in the biomedical field for the production of surgical instruments.

Per di più, i consueti trattamenti termici di invecchiamento eventualmente eseguibili successivamente su tale pezzo in acciaio inossidabile martensitico non danno risultati soddisfacenti, nel senso che non consentono di elevare la durezza ai livelli richiesti dal tipo di applicazione. Moreover, the usual heat aging treatments that can be subsequently carried out on this martensitic stainless steel piece do not give satisfactory results, in the sense that they do not allow the hardness to be raised to the levels required by the type of application.

La ragione per cui non è possibile effettuare trattamenti di indurimento con risultati soddisfacenti risiede nel fatto che la struttura che si ottiene, nel pezzo realizzato con la tecnologia SLM e dopo il riscaldamento a 600°C, è una struttura austenitica, anziché martensitica, come da evidenza sperimentale supportata da osservazioni al microscopio. The reason why it is not possible to carry out hardening treatments with satisfactory results lies in the fact that the structure obtained, in the piece made with SLM technology and after heating to 600 ° C, is an austenitic structure, rather than martensitic, as per experimental evidence supported by microscopic observations.

La solubilità del rame nella struttura austenitica dell'acciaio è elevata, e pertanto il rame resta in soluzione, anche dopo trattamento termico, anziché precipitare. Non può quindi essere realizzato l'indurimento per precipitazione che si otterrebbe in una struttura martensitica. A causa di ciò, non è possibile conseguire, nel pezzo in questione, risultati di durezza idonei alla specifica destinazione del pezzo medesimo. The solubility of copper in the austenitic structure of steel is high, and therefore the copper remains in solution, even after heat treatment, rather than precipitating. Hence the precipitation hardening which would be obtained in a martensitic structure cannot be achieved. Because of this, it is not possible to achieve, in the piece in question, hardness results suitable for the specific destination of the piece itself.

SCOPI DELL'INVENZIONE AIMS OF THE INVENTION

Il compito tecnico della presente invenzione è quindi quello di migliorare lo stato della tecnica, mettendo a punto un metodo di trattamento termico di pezzi in acciaio inossidabile realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili che permetta di ottenere pezzi dotati delle desiderate caratteristiche meccaniche, con particolare, ma non esclusivo, riferimento alla durezza. The technical task of the present invention is therefore to improve the state of the art, by developing a method of heat treatment of stainless steel parts made with rapid prototyping techniques and the like which allows to obtain parts with the desired mechanical characteristics, with particular , but not exclusive, reference to hardness.

Nell'ambito di tale compito tecnico, costituisce uno scopo della presente invenzione realizzare un metodo di trattamento termico di pezzi in acciaio inossidabile realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili realizzabile a costi limitati e con dispositivi ed attrezzature tradizionali. Within the scope of this technical task, it is an object of the present invention to provide a method of heat treatment of stainless steel pieces made with rapid prototyping techniques and the like which can be carried out at limited costs and with traditional devices and equipment.

Questo compito e questo scopo vengono raggiunti da un metodo di trattamento termico di pezzi in acciaio inossidabile realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili secondo la allegata rivendicazione 1. Secondo un aspetto della presente invenzione, il metodo di trattamento termico di pezzi in acciaio inossidabile realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili secondo l'invenzione comprende le fasi di riscaldamento del suddetto pezzo ad una temperatura prefissata superiore alla temperatura di austenitizzazione, per un tempo prefissato, e di raffreddamento successivo del suddetto pezzo in aria. Secondo un altro aspetto della presente invenzione, il metodo secondo l'invenzione comprende una successiva fase di esecuzione di un trattamento di invecchiamento - o indurimento per precipitazione - sul pezzo. This task and this object are achieved by a method of heat treatment of stainless steel pieces made with rapid prototyping techniques and the like according to the attached claim 1. According to an aspect of the present invention, the method of heat treatment of stainless steel pieces made with rapid prototyping techniques and the like according to the invention, it comprises the steps of heating the aforementioned piece to a predetermined temperature higher than the austenitizing temperature, for a predetermined time, and subsequent cooling of the aforementioned piece in air. According to another aspect of the present invention, the method according to the invention comprises a subsequent step of carrying out an aging treatment - or hardening by precipitation - on the piece.

Ulteriori vantaggiose caratteristiche sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti. Further advantageous characteristics are described in the dependent claims.

FORME DI ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE FORMS OF IMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Il metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione è descritto qui di seguito facendo specifico riferimento a pezzi realizzati con la tecnica di prototipazione rapida tramite Selective Laser Melting, o SLM, dell'acciaio inossidabile martensitico generalmente noto con la sigla 17-4 PH. The heat treatment method according to the present invention is described below with specific reference to pieces made with the rapid prototyping technique by Selective Laser Melting, or SLM, of martensitic stainless steel generally known with the initials 17-4 PH.

La tecnica del SLM, essendo di per sé nota nel settore, non verrà qui ulteriormente descritta, se non quando strettamente necessario per una migliore comprensione della presente descrizione di dettaglio. The SLM technique, being known per se in the art, will not be further described here, except when strictly necessary for a better understanding of the present detailed description.

Inoltre, si deve considerare che il pezzo può anche essere realizzato con altre simili tecniche di prototipazione rapida idonee ad impiegare polveri metalliche, in particolare polveri metalliche di acciai inossidabili martensitici, e che il metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione può essere applicato anche ad altri tipi di acciai inossidabili martensitici che presentano simili problematiche. Furthermore, it must be considered that the piece can also be made with other similar rapid prototyping techniques suitable for using metal powders, in particular metal powders of martensitic stainless steels, and that the heat treatment method according to the present invention can also be applied to other types of martensitic stainless steels that present similar problems.

Ad esempio, il metodo potrebbe essere utilizzato per acciai inossidabili noti nel settore con le denominazioni Stainless W, 15-5 PH, Croloy 16-6 PH, Custom 450, Custom 455, PH 13-8 Mo, Almar 362, IN-736, e altri ancora. For example, the method could be used for stainless steels known in the industry under the designations Stainless W, 15-5 PH, Croloy 16-6 PH, Custom 450, Custom 455, PH 13-8 Mo, Almar 362, IN-736, and others.

Il metodo può inoltre essere applicato anche a pezzi realizzati con tecniche di prototipazione rapida diverse da SLM quali quelle sempre laser come il Laser Cladding o la tecnologia LENS oppure come la tecnologia per fascio elettronico (Electron Beam Melting). The method can also be applied to pieces made with rapid prototyping techniques other than SLM such as laser ones such as Laser Cladding or LENS technology or as electron beam technology (Electron Beam Melting).

Il pezzo in acciaio inossidabile sottoposto al metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione può essere, ad esempio, un pezzo destinato all'impiego in ambito biomedico, come nel caso di strumentario chirurgico o simili. The stainless steel piece subjected to the heat treatment method according to the present invention can be, for example, a piece intended for use in the biomedical field, as in the case of surgical instruments or the like.

Tuttavia, tale pezzo in acciaio inossidabile può anche essere destinato a qualsiasi altro impiego in cui sono richieste le tipiche caratteristiche di un acciaio inossidabile indurito per precipitazione, senza alcuna limitazione agli scopi della presente invenzione. However, such a stainless steel piece can also be intended for any other use in which the typical characteristics of a precipitation hardened stainless steel are required, without any limitation to the purposes of the present invention.

Come già sopra detto, il pezzo metallico prodotto con la tecnica SLM al termine della fase realizzativa e della fase di raffreddamento che la segue, presenta tipicamente caratteristiche di estrema fragilità, che impediscono di rimuovere il pezzo dal piano di lavoro senza rischiare di danneggiarlo. As already mentioned above, the metal piece produced with the SLM technique at the end of the manufacturing phase and of the cooling phase that follows it, typically has extremely fragile characteristics, which prevent the piece from being removed from the worktop without risking damaging it.

Il pezzo deve essere quindi tipicamente sottoposto ad un successivo trattamento di riscaldamento a 600°C, per un tempo di circa 2 ore. Questo ulteriore riscaldamento che è generalmente considerato come parte integrante del processo di realizzazione del pezzo per SLM, consente di eliminare le tensioni residue presenti nel pezzo e di ridurne quindi in modo determinante la possibilità di deformazioni. The piece must therefore typically be subjected to a subsequent heating treatment at 600 ° C, for a time of about 2 hours. This further heating, which is generally considered an integral part of the process of manufacturing the piece for SLM, allows to eliminate the residual stresses present in the piece and therefore to reduce in a decisive way the possibility of deformations.

Tuttavia, al termine di questo ulteriore trattamento termico, si rileva che il pezzo non possiede le desiderate caratteristiche meccaniche, con particolare riferimento alla durezza. However, at the end of this further heat treatment, it is noted that the piece does not have the desired mechanical characteristics, with particular reference to hardness.

La microstruttura del pezzo, dopo il riscaldamento a 600°C si presenta - come da osservazioni al microscopio - con forma austenitica e quindi scarsamente idonea, anche con eventuali successivi trattamenti di indurimento di tipo noto, a consentire la formazione di particolato di elementi di lega - principalmente il rame - che ostacola i movimenti delle dislocazioni e deforma il reticolo in modo da ottenere le desiderate caratteristiche di durezza, così come avviene in un tipico trattamento di indurimento per precipitazione. Il metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione comprende una fase di riscaldamento del pezzo ad una temperatura prefissata superiore alla temperatura di austenitizzazione, per un tempo prefissato, come meglio chiarito nel prosieguo. The microstructure of the piece, after heating to 600 ° C, appears - as per microscope observations - with an austenitic shape and therefore poorly suitable, even with any subsequent hardening treatments of a known type, to allow the formation of particulate matter of alloy elements - mainly copper - which hinders the movements of the dislocations and deforms the lattice in order to obtain the desired hardness characteristics, as occurs in a typical precipitation hardening treatment. The heat treatment method according to the present invention comprises a step of heating the piece at a predetermined temperature higher than the austenitizing temperature, for a predetermined time, as better clarified hereinafter.

La suddetta temperatura prefissata è compresa tra 700°C ed 800°C. Preferibilmente, la temperatura prefissata è di circa 750°C, o anche superiore, fino a circa 800°C. Per temperatura di austenitizzazione si deve intendere la temperatura alla quale il reticolo cristallino dell'acciaio inossidabile martensitico si trova in forma austenitica, cioè la cosiddetta forma di ferro gamma. The above predetermined temperature is between 700 ° C and 800 ° C. Preferably, the predetermined temperature is about 750 ° C, or even higher, up to about 800 ° C. By austenitization temperature we mean the temperature at which the crystalline lattice of martensitic stainless steel is in the austenitic form, i.e. the so-called gamma iron form.

Il tempo prefissato a cui viene effettuato tale riscaldamento è compreso tra 90 minuti e 150 minuti. Preferibilmente, detto tempo prefissato è di circa 120 minuti. The predetermined time at which this heating is carried out is between 90 minutes and 150 minutes. Preferably, said predetermined time is about 120 minutes.

La presente fase di riscaldamento può essere eseguita, ad esempio, in un forno a vuoto. The present heating step can be carried out, for example, in a vacuum furnace.

Inoltre, la fase di riscaldamento può essere eseguita, ad esempio, con una velocità di riscaldamento di circa 15 °C/min. Furthermore, the heating phase can be performed, for example, with a heating rate of about 15 ° C / min.

Questa fase di riscaldamento ha, in particolare, l'effetto di destabilizzare l'austenite formatasi dopo l'esecuzione del pezzo tramite SLM e con il successivo riscaldamento a 600°C per 2 ore. This heating phase has, in particular, the effect of destabilizing the austenite formed after the execution of the piece by SLM and with the subsequent heating at 600 ° C for 2 hours.

In seguito, il metodo secondo la presente invenzione prevede una fase di raffreddamento in aria del pezzo in lavorazione, allo scopo di ottenere la struttura martensitica. Subsequently, the method according to the present invention provides for a step of cooling the workpiece in air, in order to obtain the martensitic structure.

Il raffreddamento può essere eseguito, ad esempio, per insufflaggio gas inerte ad una pressione di 2 bar. The cooling can be carried out, for example, by blowing inert gas at a pressure of 2 bar.

Con la fase di raffreddamento così eseguita, il pezzo si trova, a temperatura ambiente, con un reticolo cristallino avente struttura martensitica, con un residuo di austenite di circa il 13-14%. Questo residuo è dovuto al fatto che la cosiddetta temperatura "Mf" -"martensite finish" - di fine trasformazione è inferiore alla temperatura ambiente, e quindi la trasformazione non può andare a completo compimento. Il pezzo in lavorazione, a questo punto, si trova già a possedere caratteristiche di durezza - attorno a 38-41 HRC - paragonabili a quelle dell'acciaio 17-4 PH nelle condizioni di fornitura normalmente indicate dai costruttori. With the cooling phase thus performed, the piece is, at room temperature, with a crystalline lattice having a martensitic structure, with an austenite residue of about 13-14%. This residue is due to the fact that the so-called "Mf" - "martensite finish" - at the end of the transformation is lower than the ambient temperature, and therefore the transformation cannot be completed. At this point, the workpiece already has hardness characteristics - around 38-41 HRC - comparable to those of 17-4 PH steel in the supply conditions normally indicated by the manufacturers.

Si precisa che con HRC si intende la scala di durezza Rockwell, in cui il penetratone impiegato per effettuare la prova è un cono di diamante con un angolo di apertura pari a 120° e raggio di raccordo 0.2 mm. In una forma di attuazione del metodo, è a questo punto prevista una successiva fase consistente nell'eseguire un trattamento di invecchiamento - o indurimento per precipitazione - sul pezzo in lavorazione per incrementarne appunto la durezza. It should be noted that with HRC we mean the Rockwell hardness scale, in which the penetratone used to carry out the test is a diamond cone with an opening angle of 120 ° and a radius of 0.2 mm. In one embodiment of the method, a subsequent step is envisaged at this point consisting in carrying out an aging treatment - or hardening by precipitation - on the workpiece to precisely increase its hardness.

Tale trattamento di invecchiamento ha essenzialmente la funzione di determinare la precipitazione - nell'ambito della struttura fondamentalmente martensitica ottenuta nella precedente fase degli altri elementi di lega ed in particolare del rame, così da ottenere precipitati che ostacolino efficacemente il movimento delle dislocazioni e si riflettano quindi in un indurimento del materiale. This aging treatment essentially has the function of determining the precipitation - within the fundamentally martensitic structure obtained in the previous phase of the other alloying elements and in particular of the copper, so as to obtain precipitates that effectively hinder the movement of the dislocations and are therefore reflected in a hardening of the material.

Questa fase di invecchiamento può essere, ad esempio, del tipo noto con la sigla H900, derivante dalla temperatura di 900 gradi Fahrenheit a cui è effettuato, che consiste in un riscaldamento a 480°C per un tempo di 1 ora. This aging phase can be, for example, of the type known with the acronym H900, deriving from the temperature of 900 degrees Fahrenheit at which it is carried out, which consists of heating to 480 ° C for a time of 1 hour.

Un trattamento di invecchiamento di tipo H900 consente di ottenere, nel pezzo finale ottenuto, valori di durezza superiori, fino a 43-44 HRC. An H900 type aging treatment allows to obtain, in the final piece obtained, higher hardness values, up to 43-44 HRC.

In alternativa, il trattamento di invecchiamento può essere di tipo H1150, sempre derivante dalla temperatura di 1150 gradi Fahrenheit a cui è effettuato, che consiste in un riscaldamento a 620°C per un tempo di 4 ore, e che consente di ottenere valori di durezza inferiori. Alternatively, the aging treatment can be of the H1150 type, always deriving from the temperature of 1150 degrees Fahrenheit at which it is carried out, which consists of heating to 620 ° C for a time of 4 hours, and which allows to obtain hardness values. lower.

Inoltre, possono essere realizzati tutti i consueti trattamenti di invecchiamento noti, a varie temperature, per sviluppare un'ampia gamma di proprietà. Per esempio, oltre ai due trattamenti termici sopra citati sono riportati, sull'ASM Metals Handbook (ASM Metals Handbook, 9th ed., American Society for Metals, Metals Park, Ohio 44073, Voi. 1, 1985), altri 6 trattamenti termici. Furthermore, all the usual known aging treatments can be carried out, at various temperatures, to develop a wide range of properties. For example, in addition to the two heat treatments mentioned above, 6 other heat treatments are reported in the ASM Metals Handbook (ASM Metals Handbook, 9th ed., American Society for Metals, Metals Park, Ohio 44073, Vol. 1, 1985).

Nella tabella 1 che segue si danno tempi e temperature di tutti i trattamenti termici standard per l'acciaio 17-4 PH e che possono seguire alla fase di riscaldamento del pezzo in lavorazione alla temperatura prefissata superiore alla temperatura di austenitizzazione . The following table 1 gives the times and temperatures of all the standard heat treatments for 17-4 PH steel and which can follow the heating phase of the workpiece at the predetermined temperature higher than the austenitization temperature.

Si è così visto come l'invenzione raggiunge gli scopi proposti. It has thus been seen how the invention achieves the proposed aims.

Il pezzo in acciaio inossidabile prodotto con la tecnica di prototipazione rapida tramite SLM - o con altra tecnica equivalente - sottoposto al metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione possiede caratteristiche di durezza sensibilmente superiori rispetto a quelle ottenibili con altri trattamenti di tipo noto, così da risultare preferibile, in determinate applicazioni - come ad esempio le applicazioni biomediche e simili - rispetto a pezzi realizzati con metodi e trattamenti tradizionali. The stainless steel piece produced with the rapid prototyping technique using SLM - or with another equivalent technique - subjected to the heat treatment method according to the present invention has significantly higher hardness characteristics than those obtainable with other treatments of a known type, so as to be preferable, in certain applications - such as biomedical applications and the like - than parts made with traditional methods and treatments.

II metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione, inoltre, può essere eseguito con macchinari ed attrezzature noti e già nella disponibilità degli operatori del settore: grazie a ciò, l'esecuzione del metodo di trattamento termico secondo la presente invenzione non incide in modo determinante sul costo di produzione del pezzo metallico. Furthermore, the heat treatment method according to the present invention can be performed with known machinery and equipment and already in the availability of operators in the sector: thanks to this, the implementation of the heat treatment method according to the present invention does not have a decisive impact on the production cost of the metal piece.

La presente invenzione è stata descritta secondo forme preferite di realizzazione, ma varianti equivalenti possono essere concepite senza uscire dall'ambito di protezione offerto dalle rivendicazioni che seguono. The present invention has been described according to preferred embodiments, but equivalent variants can be conceived without departing from the scope of protection offered by the following claims.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Metodo di trattamento termico di pezzi in acciaio inossidabile realizzati con tecniche di prototipazione rapida e simili, caratterizzato dal fatto che comprende le seguenti fasi: - riscaldare detto pezzo ad una temperatura prefissata superiore alla temperatura di austenitizzazione, per un tempo prefissato; - raffreddare detto pezzo in aria. CLAIMS 1. Method of heat treatment of stainless steel parts made with rapid prototyping techniques and the like, characterized in that it includes the following steps: - heating said piece to a predetermined temperature higher than the austenitizing temperature, for a predetermined time; - cooling said piece in air. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta temperatura prefissata è compresa tra 700°C ed 800°C. 2. Method according to claim 1, wherein said predetermined temperature is comprised between 700 ° C and 800 ° C. 3. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detta temperatura prefissata è di circa 750°C. Method according to the preceding claim, wherein said predetermined temperature is about 750 ° C. 4. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto tempo prefissato è compreso tra 90 minuti e 150 minuti. Method according to one of the preceding claims, wherein said predetermined time is between 90 minutes and 150 minutes. 5. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto tempo prefissato è di circa 120 minuti. 5. Method according to the preceding claim, wherein said predetermined time is about 120 minutes. 6. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto acciaio inossidabile è un acciaio inossidabile martensitico del tipo indurito per precipitazione . Method according to one of the preceding claims, wherein said stainless steel is a martensitic stainless steel of the precipitation hardened type. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto acciaio inossidabile è del tipo 17-4 PH. Method according to one of the preceding claims, wherein said stainless steel is of the 17-4 PH type. 8. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto pezzo è realizzato con la tecnica di prototipazione rapida del tipo del Selective Laser Melting (SLM) oppure con tecnologie quali il Laser Cladding, o la tecnologia LENS, oppure la tecnologia per fascio elettronico (Electron Beam Melting). 8. Method according to one of the preceding claims, in which said piece is made with the rapid prototyping technique of the Selective Laser Melting (SLM) type or with technologies such as Laser Cladding, or LENS technology, or electron beam technology ( Electron Beam Melting). 9. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una fase di esecuzione di un trattamento di invecchiamento su detto pezzo. Method according to one of the preceding claims, comprising a step of carrying out an aging treatment on said piece. 10. Metodo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto trattamento di invecchiamento è uno qualsiasi dei trattamenti della seguente tabella: il. Pezzo in acciaio inossidabile realizzato con il metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che possiede durezza maggiore di 40HRC.Method according to the preceding claim, wherein said aging treatment is any one of the treatments of the following table: the. Stainless steel piece made with the method according to one of the preceding claims, characterized in that it has a hardness greater than 40HRC.
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