La Zona Termicamente Alterata (ZTA), conosciuta in inglese come Heat Affected Zone (HAZ), è una delle aree più critiche nei giunti saldati.
Si tratta della porzione di materiale adiacente al cordone di saldatura che, pur non essendo fusa, subisce modifiche microstrutturali e meccaniche significative a causa del ciclo termico di saldatura.
Capire e controllare ciò che accade in questa zona è fondamentale per garantire la sicurezza, l’affidabilità e la durata delle strutture saldate.
Come si forma la ZTA
Durante la saldatura, il materiale base è soggetto a un rapido riscaldamento e a un successivo raffreddamento più lento. Questo processo termico genera diverse sotto-regioni all’interno della ZTA, ognuna con caratteristiche microstrutturali distinte:
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ZTA a Grana Grossolana (CGHAZ): alta temperatura e crescita dei grani austenitici. È la regione più critica per la fragilità.
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ZTA a Grana Fine (FGHAZ): grani più piccoli e ottimo equilibrio tra resistenza e tenacità.
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ZTA Intercritica (ICHAZ): caratterizzata da una microstruttura mista ferrite-martensite, vulnerabile alla criccabilità a freddo.
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ZTA Subcritica (SCHAZ): zona di rinvenimento dove il materiale tende ad ammorbidirsi.
Microstruttura e comportamento meccanico
La microstruttura finale della ZTA dipende dalla velocità di raffreddamento e dal tempo necessario per passare da 800°C a 500°C (Δt8/5).
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Raffreddamento lento → formazione di ferrite e bainite superiore, con buona duttilità.
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Raffreddamento veloce → martensite, dura ma fragile, che aumenta il rischio di cricche.
La ZTA a grana fine (FGHAZ) rappresenta spesso il miglior compromesso, offrendo una microstruttura compatta e resistente, con eccellente tenacità.
I parametri da controllare in saldatura
Due fattori principali influenzano la formazione e la qualità della ZTA:
1. L’apporto termico (Q)
Maggiore è l’energia immessa durante la saldatura, più lento sarà il raffreddamento.
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Alto Q: riduce la durezza ma può peggiorare la tenacità.
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Basso Q: aumenta la durezza e la suscettibilità alla criccabilità a freddo.
2. Il carbonio equivalente (CE)
Il CE riassume la composizione chimica dell’acciaio e la sua tendenza a formare martensite.
Per limitare i rischi di fragilità, si impone spesso un limite di durezza nella ZTA: HV10 ≤ 350.
Difetti e rischi associati alla ZTA
Fragilità del giunto
Microstrutture come la ferrite di Widmanstätten o la martensite massiva possono ridurre drasticamente la tenacità. La zona subcritica, invece, può diventare un “punto debole” per la deformazione plastica.
Criccabilità a freddo
È il difetto più pericoloso e si manifesta quando coesistono:
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presenza di idrogeno diffusibile,
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microstrutture dure o fragili,
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sforzi di trazione residui.
Per prevenirlo, sono fondamentali il preriscaldo e il trattamento termico post-saldatura (PWHT).
Acciai microlegati e controllo avanzato della microstruttura
Nei moderni acciai HSLA (High Strength Low Alloy), elementi come Niobio (Nb), Titanio (Ti) e Vanadio (V) permettono di:
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limitare la crescita del grano austenitico;
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favorire la formazione di bainite aciculare, una microstruttura fine e tenace.
Queste tecniche migliorano notevolmente la resistenza e la durata dei giunti saldati, rendendoli più sicuri per applicazioni industriali critiche.
Conclusione
La corretta gestione della Zona Termicamente Alterata rappresenta un pilastro della qualità nella saldatura.
Attraverso un controllo accurato dell’apporto termico, del carbonio equivalente e delle condizioni operative, è possibile ottenere giunti più sicuri, durevoli e conformi agli standard internazionali.
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