Trattamenti Termici II - Studio tecnico Progettazione Vergnani Romeo

Che cos'è un TRATTAMENTO TERMICO
Con la definizione Trattamento Termico dei Metalli si intendono tutti quei processi che sfruttano
l'effetto del calore volto a modificare e/o esaltare determinate proprietà strutturali, meccaniche e
tecnologiche di un metallo.
Cicli di riscaldamento e raffreddamento con specifiche caratteristiche di tempo e temperatura sono in
grado di modificare la struttura cristallina di un componente meccanico esaltandone le caratteristiche di
durezza, tenacità, resistenza e lavorabilità. Già alla fine del 2° millennio A.C., in Etruria si applicavano
quelli che oggi sono ritenuti i rudimenti degli attuali trattamenti termici. Per mezzo di tecniche allora
esclusiva prerogativa di alcuni gruppi nomadi, si era scoperto come incrementare drasticamente la
durezza e la resistenza all'usura delle lame di coltelli e spade. Il processo, del tutto simile a quella che
oggi viene definita "cementazione in cassetta", consisteva nel mettere a contatto con la lama
dell'utensile particolari sostanze organiche in grado di generare carburi e nitruri, questa fase veniva
seguita da un riscaldo a temperature appropriate quindi dopo un periodo di permanenza si abbatteva
drasticamente la temperatura con una sorta di "tempra" in acqua.
Oggi il Trattamento Termico e' condotto in impianti completamente automatizzati con sistemi di
gestione computerizzati in grado di controllare tramite sofisticati algoritmi interni tutte le singole fasi
del processo, unendo all'elevata produttività un'assoluta ripetitività dei processi, requisito
indispensabile al fine di assicurare un prodotto qualitativamente costante nel tempo.
Quali sono i TRATTAMENTI TERMICI ?
Per poter comprendere lo scopo e le problematiche legate ad un trattamento termico è necessario
ricordare che i metalli, ed il ferro in particolare, hanno natura cristallina.
Ciò significa che a differenza dei liquidi e dei solidi amorfi, i metalli presentano un reticolo strutturale
disposto nello spazio con posizioni ben definite. La struttura e le relative proprietà di questi reticoli
variano a seconda dei legami esistenti tra gli atomi che la compongono.
Le caratteristiche e le condizioni del passaggio di stato di un metallo o di una lega in funzione della
temperatura sono rappresentati in particolari grafici chiamati diagrammi di stato. Nel caso specifico di
acciai e ghise, il diagramma di stato di riferimento è il DIAGRAMMA
FERRO-CARBONIO.
I primi studi relativi al diagramma FERRO-CARBONIO risalgono agli
inizi del 1900 quando si intuisce l'importanza dell'analisi delle forme e
delle strutture nelle quali un acciaio o una ghisa si possono
presentare, ponendo così le basi per poter comprendere le finalità e
le metodologie per la conduzione di un trattamento termico.
Abbiamo quindi visto come sia possibile variare la struttura e quindi
le caratteristiche di un materiale sfruttando l'effetto del calore. Ma
come si svolge un ciclo termico?
Un ciclo termico si può suddividere in tre fasi fondamentali: riscaldo,
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permanenza a temperatura e raffreddamento.
La principale suddivisione dei trattamenti termici la si può eseguire in base alle caratteristiche
dell'ultima fase: il raffreddamento.
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TRATTAMENTI TERMICI con raffreddamenti in modo continuo ( Convenzionali).
TRATTAMENTI TERMICI la cui fase di raffreddamento e' caratterizzata da una sosta con
determinate caratteristiche di tempo e temperatura (Isotermici).
Esistono poi trattamenti definiti Termochimici i quali comportano una modifica della natura del
materiale di origine per mezzo di una diffusione nella superficie di uno o piu' elementi di lega.
Trattamenti Termici CONVENZIONALI
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RICOTTURA COMPLETA (Riscaldamento a temperatura al di sopra dell'intervallo critico,
permanenza a tale temperatura per un tempo conveniente. Raffreddamento molto lento nel
campo di temperatura compreso nell'intervallo critico; il raffreddamento finale a temperatura
ambiente, può essere più o meno rapido. Questa ricottura, come risulta dalla definizione,
avviene a temperatura molto alta, addirittura nel campo di esistenza dell'austenite.
Naturalmente, con questo trattamento , si sopprimono tutti gli effetti dovuti a trattamenti
termici e l'acciaio, passando dal campo austenitico a quello perlitico , si rinnova completamente).
RICOTTURA DI LAVORABILITA' (SUBCRITICA) (Riscaldamento a temperatura leggermente al di
sotto dell'intervallo critico Ac1, seguito da un mantenimento prolungato ed un raffreddamento
lento. Scopo: Rendere l'acciaio più facilmente lavorabile a freddo ed eliminare le eventuali
tensioni interne. Questo trattamento favorisce una migliore lavorabilità alle macchine utensili,
ma piuttosto un addolcimento tale da favorire una migliore deformabilità a freddo).
RICOTTURA DI GLOBULIZZAZIONE (Con questo trattamento termico è possibile ottenere la
sferoidizzazione della cementite. Il ciclo normalmente condotto è quello della Ricottura
Isotermica con particolare attenzione all'individuazione della temperatura di trasformazione che
deve essere esattamente sopra al cosiddetto "gomito della zona perlitica")
RICOTTURA DI RICRISTALLIZZAZIONE
NORMALIZZAZIONE (Riscaldo di Austenitizzazione seguito da un raffreddamento in aria calma o
mossa. Generalmente condotto su grezzi di lavorazioni a caldo, con lo scopo di affinare ed
uniformare il grano ma soprattutto predisporre l'acciaio ai successivi trattamenti termici con un
maggiore contenimento delle deformazioni)
TEMPRA:
DIRETTA
INTERROTTA
SCALARE MARTENSITICA
RINVENIMENTO ( riscaldamento a temperatura inferiore all' intervallo critico di un prodotto
siderurgico, effettuato dopo la tempra. Lo scopo del rinvenimento in linea di massima è quello di
diminuire notevolmente la durezza e aumentare la tenacità. Per la maggior parte degli impieghi,
l'acciaio temprato risulterebbe troppo fragile, quindi per mezzo di un successivo riscaldamento
viene favorita la diffusione degli atomi di carbonio che abbandonano lentamente il reticolo
martensitico. Durante il rinvenimento la struttura della martensite subisce una trasformazione
continua e progressiva, si può dire in generale che la struttura finale dopo il rinvenimento ad una
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certa temperatura corrisponde, quantitativamente, a quella che si origina dalla trasformazione
diretta della austenite alla stessa temperatura ).
BONIFICA (Possiamo affermare che il massimo rendimento dell'operazione tempra lo possiamo
ottenere con il successivo trattamento di rinvenimento; l'insieme di questi due trattamenti si
chiama appunto bonifica).
TEMPRA
Come è noto il Diagramma Fe-C è stato costruito lasciando raffreddare la lega Ferro-Carbonio in un
tempo molto lungo in modo da rendere stabili le strutture che si vengono a trovare all'interno di esso;
quindi lasciando che il carbonio migri per formare la cementite (Fe3C). Ma se si raffredda in modo più
veloce; il carbonio non avendo il tempo necessario di migrare dalla cella per formare cementite, forma
strutture che non compaiono sul Diagramma Fe-C e che dipendono dalla stessa velocità di
raffreddamento.
Per velocità di raffreddamento molto basse cioè con raffreddamenti molto lenti, si svolgono
regolarmente ambedue i processi di diffusione e cioè la migrazione degli atomi di ferro per assumere un
nuova disposizione reticolare, e migrazione degli atomi di carbonio per formare la cementite. Il prodotto
della trasformazione è quindi la PERLITE (ferrite+cementite).
A velocità maggiore di raffreddamento la perlite diventa molto fine a assume il nome di TROOSTITE.
A velocità di raffreddamento intermedie la diffusione del carbonio è ancora possibile e la cementite si
forma ancora, risultando invece soppressa la diffusione degli atomi di ferro. Il nuovo reticolo avviene
senza diffusione, ma per una specie di movimento a scatto: questo movimento avviene per scambi
atomici. La struttura che ne risulta si chiama BAINITE.
A velocità di raffreddamento molto elevate (TEMPRA); le trasformazioni non sono più possibili; non solo
viene soppressa la diffusione per la trasformazione reticolare , ma anche il carbonio non si può più
diffondere per formare la cementite. Ne consegue che la trasformazione avviene , come nel caso della
bainite con movimento a scatto: gli atomi di carbonio, che non possono migrare, restano imprigionati
nel reticolo del ferro allargandone il reticolo il quale viene distorto e assume una forma tetragonale.
Questa è la natura della MARTENSITE. Quindi una velocità di raffreddamento elevata è fondamentale
per ottenere la tempra e le sue strutture.
La tempra diretta: Trattamento termico caratterizzato da un riscaldamento a temperatura superiore ad
Ac ; permanenza a tale temperatura per un tempo sufficiente ad ottenere l'equilibrio strutturale ;
raffreddando fino a temperatura al di sotto do Mf con una velocità superiore alla velocità critica di
tempre in modo da ottenere una struttura martensitica.
Tempra termale: E' un trattamento isotermico inteso a produrre una struttura martensitica , analoga
alla tempra diretta. Consiste in un riscaldamento ad un temperatura superiore ad Ac:permanenza a tale
temperatura fino ad ottenere l'equilibrio strutturale (austenite). Il raffreddamento viene eseguito con
una velocità superiore a quella critica di tempra per un tempo sufficiente a realizzare una certa
uniformità di temperatura, ma non tale da provocare l'inizio della trasformazione dell'austenite, e quindi
un raffreddamento più o meno rapido, al di sotto di Mf. La struttura finale è perciò completamente
martensitica come un acciaia temprato normalmente. Lo scopo di questo trattamento è di ottenere una
struttura martensitica che conferisce al materiale particolari caratteristiche di durezza, riducendo il
pericolo di distorsione o cricche di tempre negli acciai particolarmente sensibili a tali fenomeni. Ciò è
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una conseguenza del fatto che la sosta a temperatura prossima ad Ms consente di ottenere nel pezzo
una uniformità di temperatura in tutte le sue parti, per cui, nel successivo raffreddamento, sono
notevolmente ridotte le distorsioni dovute alle contrazioni differenziali. In altre parole: noi tempriamo
sempre per ottenere un materiale martensitico, ma il processo risulta meno drastico.
Trattamenti Termici ISOTERMICI
1) RICOTTURA ISOTERMICA (Riscaldamento ad una temperatura superiore ad Ac3, per gli acciai
ipoeutettoidi, permanenza a tale temperatura per un tempo sufficiente ad ottenere , nelle zone
interessate, l'equilibrio strutturale. Raffreddamento più o meno rapido, ad una temperatura
leggermente inferiore ad A1, permanenza a questa temperatura per il tempo necessario a realizzare
la completa trasformazione dell'austenite in una struttura relativamente dolce, di ferrite e carburi,
seguita da un ulteriore raffreddamento, a velocità più o meno rapida fino a temperatura ambiente.
Scopo: Si usa distinguere fra ricottura "rapida" (che da una struttura con perlite lamellare) ed una
ricottura isotermica di "globulizzazione" con un tempo di permanenza alla temperatura di
trsformazione piuttosto lungo; quest'ultimo tipo di ricottura consente di ottenere la cosidetta
"perlite globulare" ed è considerata la ricottura tipica degli acciai ipereutettoidi per ogni tipo di
lavorazione).
2) TEMPRA ISOREMICA BAINITICA (Il ciclo termico comprende: Un riscaldo di austenizzazione. Un
raffreddamento sufficientemente rapido per evitare un inizio di trasformazione nel campo perlitico.
Nel campo bainitico (zona di temperature superiori alla temperatura Ms dell'inizio della formazione
della martensite) il ciclo termico potrà continuare con una delle seguenti varianti:
a) un rallentamento del raffreddamento e successivamente, quando la trasformazione intermedia
(o bainitica ) sia sufficientemente progredita, un raffreddamento qualsiasi fino alla temperatura
ambiente. Lla struttura sarà bainitico-martensitica.
b) una permanenza a temperatura costante e successivamente, quando la trasformazione
intermedia (o bainitica) sia ultimata, un raffreddamento qualsiasi fino alla temperatura
ambiente. Struttura completamente bainitica, consigliabile nel caso di pezzi aventi disegni
complessi, soggetti a cricche e a distorsioni.
Scopo: ottenere una struttura costituita da una mescolanza di martensite e bainite che compete una
durezza elevata , mentre è ridotto il pericolo di cricche connesso con la tempra diretta. Si rinunzia con
essa ad una parte della tenacità, assicurata dalla bonifica, ma in compenso si riduce il pericolo delle
distorsioni.
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Trattamenti TERMOCHIMICI
I Trattamenti definiti Termochimici, sono tutti quei processi termici che comportano una modifica della
natura del materiale di origine per mezzo di una diffusione nella superficie di uno o più elementi di lega.
I trattamenti più noti appartenenti a questa tipologia sono:
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CARBOCEMENTAZIONE
CARBONITRURAZIONE
NITRURAZIONE
NITROCARBURAZIONE
SOLFONITRURAZIONE
BORURIZZAZIONE
CALORIZZAZIONE
CROMIZZAZIONE
SHERARDIZZAZIONE
CARBOCEMENTAZIONE
La carbocementazione (UNI 5381) o più comunemente "cementazione" e' attualmente il processo di
diffusione maggiormente impiegato a livello industriale. Esso consiste nella carburazione superficiale di
particolari in acciaio a basso tenore di carbonio (max. 0.25%) ad una temperatura pari ad Ac3+50°C,
comunque generalmente compresa tra 850°C e 950°C.
La carburazione puo' avvenire tramite un mezzo polverulento, pastoso, liquido o gassoso di particolare
composizione chimica in grado di garantire un arricchimento superficiale di carbonio che acquisirà poi
un'elevata durezza (60-62 HRC) con il successivo trattamento di tempra, conservando al nucleo la
resilienza originaria. Il trattamento è pertanto destinato agli organi meccanici che debbono accoppiare
alla durezza superficiale e resistenza all'usura, la resistenza a fatica (l'aumento di volume dello strato
cementato e temprato legato alla trasformazione martensitica dell'acciaio arricchito di carbonio induce
tensioni di compressione dello strato superficiale incrementando notevolmente il limite a fatica).
Dopo il trattamento di cementazione vero e proprio i pezzi devono essere temprati e successivamente
rinvenuti, allo scopo di conferire alla superficie le necessarie doti di durezza e resistenza all'usura ed al
cuore una soddisfacente tenacità e resistenza a fatica.
Il mezzo di cementazione che attualmente viene maggiormente sfruttato a livello industriale è quello
GASSOSO. Grazie a particolari forni in grado di gestire l'intero processo termochimico, oggi è possibile
controllare con estrema precisione tutte le movimentazioni dei particolari all'interno dell'impianto ma
soprattutto gestire con assoluta precisione l'atmosfera carburante in camera di trattamento. Solamente
grazie all'utilizzo di particolari analizzatori e sonde è oggi possibile eseguire un accurato monitoraggio
delle molteplici reazioni chimiche che avvengono alla temperatura di cementazione.
Generalmente, attraverso un'unità separata, si produce il "gas portante" utilizzato durante il ciclo di
trattamento. Esso viene generato in catalizzatori a temperature di 950°C- 1050°C attraverso una
reazione ENDOTERMICA (da qui il nome ENDOGAS) immettendo ARIA e PROPANO o METANO in
proporzioni tali da ottenere una combustione incompleta con composizione:
N2=35/40% H2=40/45% CO=15/25% CO2=0.1/1.0% CH4=0.5/1.5%
Aggiungendo all'ENDOGAS il metano o propano in camera di trattamento è possibile incrementare il
potenziale di carbonio dell'atmosfera cementante:
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CH4+CO2==>2CO+2H2
CH4+H2O==>CO+3H2
Alla temperatura di trattamento hanno luogo molteplici reazioni termochimiche tra le quali la piu'
importante e': CO+H2==>C(Fe)+H2O
La cinetica delle reazioni è assicurata dalla reazione del vapore d'acqua
CO+H2O==>CO2+H2
Il potenziale di carbonio presente nell'atmosfera cementante viene controllato attraverso analizzatori di
CO/CO2 e sonde ossigeno.
Una valida alternativa all'utilizzo di endogas è il gasaggio cosidetto sintetico, il quale utilizza un amiscela
di azoto ed alcool metilico CH3(OH) in grado di assicurare comunque un'atmosfera analoga a quella
appena descritta.
VANTAGGI: Applicabile ad un'amplia gamma di acciai con possibilità di ottenere durezze superficiali e
resistenze a nucleo mirate in funzione dell'applicazione.
SVANTAGGI: La tempra comporta deformazioni tali da prevedere spesso una successiva fase di rettifica.
CARBONITRURAZIONE
Un processo termochimico di indurimento superficiale simile alla carbocementazione ma condotto a
temperature leggermente inferiori (850 - 900°C) con l'aggiunta di circa un 5% di ammoniaca al gas
cementante.
L'azoto diffuso dalla dissociazione della molecola di ammoniaca 2NH3 ==> 2N+3H2 abbassa il limite di
trasformazione Ferrite-Austenite ed aumenta la temprabilita' dell particolare in trattamento. La
carbonitrurazione (UNI 5479) viene spesso considerata un trattamento a "contenute deformazioni" ed
in grado di ottenere buone durezze anche su acciai scarsamente legati o addirittura sul ferro.
Particolare attenzione bisogna prestare al pericolo di formazione di austenite residua legata ad eccessi
di ammoniaca durante il trattamento o velocita' di tempra non adeguate.
Vantaggi: Possibilità di sottoporre al trattamento tutti gli acciai, con elevate durezze superficiali ache
sulle leghe meno nobili.
Svantaggi: Limitata profondità di indurimento. Su Ferro o AVP (9SMnPb36) MAX 0.5 mm.
NITRURAZIONE
La nitrurazione (UNI 5478) e' un trattamento di indurimento superficiale condotto a temperature
relativamente contenute (480°C-570°C) in condizioni tali da consentire una diffusione di azoto nella
superficie del particolare. Gli strati superficiali generati sono caratterizzati da un'ottima resistenza
all'usura adesiva, al grippaggio e all'abrasione meccanica.
L'azoto attivo in forma atomica (azoto nascente)si diffonde nel reticolo cristallino dell'acciaio grazie alla
dissociazione dell'ammoniaca per effetto catalitico del ferro:
2NH3 ==>2N + 3H2
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Considerando che in funzione della temperatura alla quale viene condotto il processo si ottiene una
dissociazione dell'ammoniaca parziale, se l'azoto nascente (forma attiva), non diffonde nell'acciaio, si
trasforma in azoto molecolare (forma inattiva) per cui è necessario un continuo flusso di ammoniaca
affinché la reazione continui. L'azoto forma con 'acciaio nitruri durissimi di natura diversa a seconda
della composizione dell'acciaio e soprattutto in funzione della temperatura di trattamento e della % di
azoto diffusa. Attraverso il diagramma di stato Fe – N è dunque possibile individuare i costituenti che
l’azoto forma con il ferro alle varie temperature.
La struttura superficiale dei particolari nitrurati è condizionata dalle modalità seguite nel processo di
nitrurazione oltre che dalla composizione chimica e dal trattamento precedente alla nitrurazione. Il
processo è influenzato da molteplici variabili:
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Grado di dissociazione. (È il rapporto tra ammoniaca dissociata e ammoniaca aggiunta. Esso varia tra
il 15% e il 35% ed è molto importante, ai fini della velocità di diffusione e soprattutto al
contenimento dello spessore della coltre bianca).
Temperatura di trattamento. (Temperature basse favoriscono la formazione della coltre bianca e
l'ottenimento di durezze superficiali elevate, mentre le temperature più elevate aumentano la
velocità di diffusione, riducono la durezza superficiale, ma riducono anche la formazione di coltre
bianca).
Tempo di permanenza.
Composizione chimica degli acciai (gli elementi presenti nell'acciaio influenzano nettamente la
durezza superficiale e la velocità di diffusione dell'azoto).
Trattamenti preliminari (si ricorre a trattamenti preliminari tali da conferire caratteristiche
meccaniche a cuore le massime possibili compatibilmente con la temperatura da raggiungere in
nitrurazione, in modo che lo strato duro che si ottiene abbia un supporto adeguatamente
resistente).
Importantissimo è che questi trattamenti siano effettuati lasciando un adeguato sovrametallo (da
asportare prima della nitrurazione) o utilizzando atmosfere protettive (o forni sotto vuoto), in modo da
nitrurare pezzi esenti da decarburazione superficiale. Tale anomalia favorisce (insieme ad una bassa % di
C, ad un basso grado di dissociazione e ad una bassa temperatura) la formazione della coltre bianca.
DEFORMAZIONI: Per effetto della nitrurazione i pezzi aumentano leggermente di dimensione (circa 10
micron per 100 mm) a causa dell'aumento di volume che si verifica nello strato superficiale. Dopo
raffreddamento a temperatura ambiente deriva uno stato di tensione a cuore e di compressione in
superficie, responsabile della deformazione dei pezzi, che dipende anche dalla composizione
dell'acciaio, dalla temperatura di rinvenimento, da quella di nitrurazione, dal tempo di trattamento e
dalle dimensioni e forma dei pezzi.
Vantaggi: Bassa temperatura di esercizio e contenute deformazioni. Non e' necessaria tempra per
conferire durezza. Le durezze ottenute rimangono invariate se sottoposte a riscaldi fino a 500°C.
Svantaggi: Elevati tempi di conduzione del processo. Basse profondità' ottenibili (inferiori a 0.7 mm)
NITROCARBURAZIONE
Un processo termochimico di indurimento superficiale condotto in fase ferritica a temperature
relativamente contenute (550°C-580°C) ed in condizioni tali da ottenere nella zona superficiale del pezzo
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una diffusione di azoto e carbonio. I mezzi di propagazione utilizzati nell'esecuzione del processo si
suddividono in:
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Bagni salini
Gas
Plasma
Il sistema attualmente piu' diffuso e' quello gassoso (il primo brevetto fu il Nitemper-IPSEN seguito con
piccole varianti da molteplici aziende e riproposto sul mercato con altrettante differenti denominazioni
come il Deganit della "Degussa" e il Nitroc dell’"Aichelin"). Analogamente a quanto accade per i bagni
salini (Nitrurazione morbida, Tenifer a base di cianuro o TF1 ), questo processo termico permette di
ottenere strati superficiali con elevate durezze legate a buone caratteristiche allo sfregamento e
miglioramento della resistenza a fatica e corrosione. A differenza del bagno in sale, il trattamento in gas
raggiunge un elevato grado di uniformità e pulizia (cavità cieche, gole, filetti ecc.) oltre che una
maggiore compattezza dello strato indurito. Le temperature adottate garantiscono il contenimento delle
deformazioni e la possibilità di eseguire il processo su superfici finite.
Anche per la nitrocarburazione ferritica le caratteristiche metallurgiche degli strati dipendono
essenzialmente dalla composizione chimica dell’acciaio da trattare e dal suo stato. Infatti si possono
ottenere durezze superficiali HV03 750-900 nel caso di acciai per utensili e da nitrurazione (Tipo
38CrAIMo7 allo stato temprato e rinvenuto), HV03 500-600 nel caso di acciai da bonifica legati (Tipo
38NiCrMo4 bonificato), HV03 450-500 nel caso di acciai da bonifica al solo carbonio (Tipo C40
bonificato) e HV03 400-450 nel caso di acciai a basso contenuto di carbonio (per es. C10 e FePO4).
Nella nitrocarburazione ionica il processo è praticamente lo stesso ad eccezione della temperatura che è
di 570°C e dell'atmosfera che è costituita da ammoniaca e metano. Con il processo ionico è possibile
variare a piacimento, oltre la profondità, anche il tipo di costituente superficiale. E’ possibile quindi
determinare la formazione degli strati (Fe4N) o (Fe2-3CxNy) nel caso di organi che devono resistere alla
fatica e/o all'usura. Tale processo si sta affermando proprio per questa versatilità soprattutto per
particolari di grande importanza. La pressione interna è di circa 0,15 -15 Torr mentre la tensione
applicata varia da 400V a 1000V: in questo caso il gas è costituito dal 50% di metano e 50% dl
ammoniaca immesso normalmente a pressione "pulsante" (400 -100 Torr con circa 10 min. d’intervallo).
Gli strati ottenuti sono simili a quelli che si ottengono con il processo Nitemper.
Per aumentare la resistenza alla corrosione, e' possibile innescare un'ossidazione controllata nella fase
finale del trattamento (comunemente chiamata Post-Ossidazione). Attraverso la formazione di un
particolare ossido di ferro, la magnetite Fe3O4, si possono ottenere ottimi risultati di protezione contro
la corrosione oltre che un gradevole aspetto estetico simile alla brunitura.
VANTAGGI: Contenute deformazioni. Non e' necessaria tempra per conferire durezza. Gli strati trattati
sono ben ancorati resistenti alla corrosione.
SVANTAGGI: Zone indurite estremamente sottili. Problemi ambientali per l'impiego e lo smaltimento dei
sali impiegati.
SOLFONITRURAZIONE
Processo termochimico (UNI 7359) anti-usura ed antigrippante condotto in fase ferritica a temperature
comprese tra 560°C e 580°C per una durata che varia da 1 a 4 ore di permanenza. Esso viene eseguito
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immergendo i particolari meccanici in bagni di sali fusi a base di cianuro (Sulfinuz) o bagni ecologici
(Sursulf) in grado di cedere alla superficie del pezzo carbonio, azoto e zolfo. Nei bagni a base di cianuro
avvengono le stesse reazioni di ossidazione del cianuro viste a proposito dei trattamenti di
nitrocarburazione salina: inoltre lo zolfo presente nei bagni come solfito viene ridotto in solfuro. Lo zolfo
presente nel bagno agisce come acceleratore per cui il cianato si forma più rapidamente rispetto allo
stesso bagno senza zolfo. Nei bagni Sulfinuz non è necessaria l’aerazione. Il cianato formatosi si
decompone cataliticamente sulla superficie degli acciai e libera CO e azoto nascente. L’ossido di
carbonio si decompone per liberare carbonio attivo che, con l’azoto, diffonde nel materiale. Nei bagni
esenti da cianuro (Sursulf) formati da cianati e carbonati è ancora presente lo zolfo ma, durante il
processo viene insufflata aria. Con tale processo non è necessario togliere sali esausti e aggiungere
nuovo bagno: viene aggiunto un sale (rigeneratore) che riporta in equilibrio i componenti della miscela,
trasforma cioè i carbonati in cianati.
Questo trattamento lo si esegue principalmente su acciai da costruzione ed acciai da bonifica.
BORURIZZAZIONE
Comunemente chiamato "Cementazione al Boro", questo trattamento e' in grado di conferire ai
particolari trattati durezze superiori a 2000 HV. Il processo viene condotto a temperature prossime agli
850°C posizionando i pezzi meccanici in cassette in acciaio inossidabile alla presenza di carburo di boro e
fluoruri alcalini. Il tempo di permanenza a temperatura è direttamente proporzionale alla profondità che
si vuole ottenere.
CALORIZZAZIONE
Trattamento di cementazione con alluminio volto a migliorare la resistenza all'ossidazione a caldo. I
particolari vengono immessi in contenitori metallici insieme a polvere di alluminio, cloruro d'ammonio
ed allumina. Una volta sigillati i contenitori si procede con un riscaldo a 850°C - 900°C per 12-18 ore.
Raffreddato il contenitore e' necessario lavare accuratamente i particolari ed eseguire un ulteriore
trattamento di ricottura ad 850°C al fine di ridurre l'elevata fragilità della zona superficiale ottenuta.
CROMIZZAZIONE
La cromizzazione e' una cementazione con cromo in grado di generare uno strato superficiale di
spessore fino a 0.1 mm volto a resistere alla corrosione ed all'usura. Eseguita in cassetta in presenza di
particolari cementi si riscalda il particolare ad una temperatura compresa tra 850°C e 1100°C per una
durata che può variare da 5 a 10 ore.
SHERARDIZZAZIONE ( UNI 5464 )
La sherardizzazione consiste in una cementazione superficiale con zinco allo scopo di conferire alle zone
trattate una maggiore resistenza alla corrosione. In questo caso il tipo di cementazione e' definito "in
cassetta" in quanto i particolari devono essere inseriti in contenitori metallici insieme a circa il 20%-25%
di polvere di zinco unitamente a sabbia bianca e naftalina. Le cassette dovranno poi essere ben sigillate
e riscaldate a 450°c per 6/8 ore.
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