Dei campioni di piccole dimensioni, dopo austenitizzazione, sono sottoposti a delle leggi di raffreddamento differenti, da qualche grado all’ora a diverse centinaia di gradi per secondo. Si possono anche simulare approssimativamente le leggi di raffreddamento caratterizzanti i differenti punti di un pezzo in funzione della sua massività ed in funzione del fluido di tempra utilizzato, nel caso di un raffreddamento continuo o anisotermico.

Le trasformazioni dell’austenite durante il raffreddamento sono seguite mediante dilatometria differenziale (nel caso di raffreddamenti molto lenti), per dilatometria assoluta ( nel caso di raffreddamenti lenti e rapidi), per analisi termica e magnetica (nel caso di raffreddamenti molto rapidi).

L’analisi qualitativa e quantitativa delle registrazioni dilatometriche permette, per ogni legge di raffreddamento, di individuare i limiti dei differenti domini di trasformazione dell’austenite nei diversi costituenti. Gli esami micrografici permettono di precisare e di confermare i risultati dell’analisi dilatometrica. I risultati sperimentali sono riassunti in un diagramma T(°C)/log(t), in cui sono delimitati i differenti domini di trasformazione mediante la sovrapposizione delle diverse leggi di raffreddamento studiate. I grafici ottenuti sono denominati diagrammi CCT (Continuous Cooling Transformation).

Nel caso in cui il tenore degli elementi di lega è tale da far si che Mf scenda al di sotto della temperatura ambiente, dopo la tempra si può osservare una quantità variabile di austenite residua. Tale presenza può influenzare le proprietà meccaniche (con una diminuzione di Rm, Re, H), la resistenza alla fatica (con una diminuzione anche importante del limite di fatica), la stabilità dimensionale.

Si può diminuire il tenore di austenite residua mediante un trattamento fino a -80 oppure -120°C, oppure mediante un rinvenimento dopo tempra.

Il problema dell’austenite residua riguarda principalmente le leghe ricche in carbonio. Tipico è il caso degli strati cementati, fortemente arricchiti in carbonio), aventi una composizione eutettica o anche ipereutettica.

L’evoluzione dell’austenite viene letta lungo le curve di raffreddamento riportate sul diagramma. La legge (1) corrisponde all’incirca all’evoluzione T(t) di un tondo di 10mm di diametro raffreddato all’acqua. La legge (12) corrisponde all’incirca all’evoluzione T(t) della superficie di un tondo di 900 mm di diametro raffreddato all’acqua. Il fascio da (1) a (12) rappresenta quindi un ventaglio esteso delle condizioni di raffreddamento. Il

numero indicato lungo ogni curva particolare corrisponde alle percentuali in peso del costituente formatosi. Consideriamo ad esempio la legge (8). Dopo un tempo di incubazione di 200 s la trasformazione della austenite inizia a 675°C con la formazione del 15% di ferrite properlitica e, quindi, del 20% di perlite. Fra 580°C, fine del dominio perlitico, e 485°C, non si ha alcuna trasformazione. In corrispondenza di questa temperatura si entra nel dominio bainitico che fino a 360°C permette la formazione del 40% di bainite. Dopo un ulteriore dominio di stabilità compreso fra 360 e 285°C, si ha in corrispondenza di quest’ultima temperatura la trasformazione dell’austenite residua in martensite (25%). Al termine del raffreddamento, l’acciaio sarà costituito dal 15% di ferrite, 20% di perlite, il 40% di bainite ed il 25% di martensite, con una durezza apri a 36HRC.