Nitrurazione e comportamento metallurgico
La nitrurazione a gas è una forma di trattamento termico dell’acciaio in cui si usa il calore per diffondere gas ricco di azoto sulla superficie del metallo con l’intenzione di indurirlo. Il processo di indurimento del nitruro si integra nella massa del materiale, permettendo alla porzione di metallo sotto lo strato superficiale di rimanere morbida.
L’ammoniaca è il gas più comunemente usato e si separa in azoto e idrogeno quando viene a contatto con il metallo. Solo l’azoto si diffonde sulla superficie per formare lo strato di nitruro. I metodi di tempra (come la tempra ad olio) non sono richiesti, e le proprietà del nucleo del metallo non sono influenzate.
Gas vs. Nitrurazione liquida
La nitrurazione a gas disperde il gas nel metallo attraverso il calore in un forno o in un’atmosfera sigillata. La nitrurazione liquida usa una miscela di sali di cianuro in un bagno.
I requisiti di calore per il liquido sono inferiori a quelli della tecnica a gas, e il composto indurito sulla superficie del componente è più spesso.
L’operazione è semplice e il tempo di lavorazione è più veloce del metodo basato sul gas, ma i sali rimasti sono altamente tossici. Il processo basato sul gas ha metodi più facili di smaltimento dell’agente nitrurante.
Nitrurazione vs. Carburazione
La carburazione è simile alla nitrurazione a gas in quanto è un processo basato sul calore che produce una superficie resistente all’usura e antigallina. Invece dell’azoto, la base è il carbonio. La tempra e il rinvenimento possono essere necessari per minimizzare la distorsione, poiché ci sono dei cambiamenti di microstruttura che avvengono durante il processo di tempra. Il caso formato durante il processo di tempra al nitruro non è così spesso come la cementazione.
Svantaggi della nitrurazione a gas
- Basso costo rispetto ad altre applicazioni del caso. Il processo funziona con una supervisione minima richiesta, i componenti post-processo sono dimensionalmente stabili, e c’è pochissimo, se non nessun trattamento necessario nelle operazioni post-trattamento termico.
- Distorsione zero o minima sulle parti, che permette un controllo dimensionale preciso
- Capacità di volume elevato. La dimensione del forno è il fattore limitante principale.
- Resistente all’usura e alla corrosione.
– Maggiore resistenza alla fatica - La portata del gas può essere controllata con precisione e le parti possono essere mascherate, impedendo l’indurimento in alcune aree. Questo permette la lavorazione post-applicazione.
- Si producono parti pulite, senza i residui che accompagnano i bagni di sale, la carburazione e
- altri processi.
Migliori applicazioni d’uso
Gli Stati Uniti hanno iniziato a sviluppare processi di nitrurazione nei primi anni del 1900, ma c’era poco interesse per usi industriali fino a dopo la seconda guerra mondiale. Nelle applicazioni che richiedono una migliore resistenza alla fatica e precisione, come nelle viti di estrusione e negli ingranaggi di precisione, la nitrurazione a gas è la più appropriata.
Anche i componenti delle macchine altamente sollecitati e gli acciai a bassa lega beneficiano della durata raggiunta con questo processo. Gli utensili in acciaio a basso tenore di carbonio possono corrodersi prima del previsto senza questa applicazione del caso. Le parti automobilistiche come gli alberi a gomito, le parti delle valvole e le molle possono mantenere un livello di malleabilità che impedisce la rottura in condizioni estreme.
Grazie alla sua maggiore resistenza alla corrosione e alle proprietà antigalleggiamento, è un processo primario usato nei componenti degli aerei, da pistoni, aste e distanziali a perni di alberi, dadi e bulloni.
Processo di tempra al nitruro
Il processo di tempra al nitruro è usato sui componenti principali delle macchine da costruzione per le proprietà di scorrimento che fornisce, prevenendo graffi e ammaccature. Affinando il processo attraverso la comprensione della cinetica coinvolta si è ottenuto uno strato indurito più spesso e si è esplorata una gamma più ampia di applicazioni d’uso.
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