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Influenza degli elementi di lega nella nitrurazione gassosa e nella nitrocarburazione ferritica gassosa in acciai da bonifica

Informazioni tesi

  Autore: Matteo Cerfogli
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2002-03
  Università: Università degli Studi di Bologna
  Facoltà: Chimica Industriale
  Corso: Chimica Industriale
  Relatore: Angelo Casagrande
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 69

Se con la carbocementazione si provoca 1'indurimento superficiale dell'acciaio con carbonio prima di procedere alla tempra, con la nitrurazione l'indurimento è prodotto dalla introduzione, attraverso la superficie, di azoto atomico a 520 ÷ 590°C nella ferrite, con formazione di azoturi particolarmente duri, che per di più ne distorcono il reticolo; a questa bassa T non avviene alcuna trasformazione di fase durante il raffreddamento, per cui l'acciaio non viene sottoposto a trattamento termico dopo il processo: esso è quindi un trattamento finale che non ossida né deforma i pezzi, se si eccettua un lievissimo aumento dimensionale di 20÷30 μm.
Con questo processo termochimico, realizzato per la prima volta alla fine degli anni venti, i pezzi di acciaio acquistano:
a) elevata durezza superficiale e resistenza all'usura, diminuendo sensibilmente rischi di grippaggio;
b) elevata stabilità al rinvenimento, con conseguente maggior durezza a caldo;
c) elevata resistenza alla fatica e bassa sensibilità agli intagli;
d) migliorata resistenza alla corrosione se gli acciai non sono inossidabili;
e) elevata stabilità dimensionale. [9]

Prima di iniziare l'analisi di questo processo giova osservare il diagramma di stato Fe-N, riportato in figura 2.5.1.1 . In esso sono riscontrabili il nitruro γ’ Fe4N e la fase ε ed il nitruro ξ Fe2N. Poiché l'obbiettivo del trattamento è la formazione prevalente della fase γ' (ed eventualmente di quella ε), in quanto la fase ξ risulta fragile, dal diagramma si vede che la fase γ’ è stabile col ferro fino a 590°C, che per gli acciai corrisponde ancora al campo ferritico; pertanto è questo il limite superiore di temperatura del processo. A questi bassi livelli termici è legittimo attendersi una velocità di diffusione altrettanto bassa (circa 1/10 di quella di carbocementazione), e quindi tempi di trattamento molto più lunghi.Anche se in linea di principio tutti gli acciai potrebbero essere nitrurati; l'elevato costo di questo trattamento consiglia di sfruttarlo al meglio, per cui si preferisce nitrurare solo acciai contenenti elementi che presentano elevata affinità con l'azoto, come cromo, molibdeno e alluminio, i cui nitruri presentano durezza maggiore del nitruro di ferro, come si rileva nel diagramma di figura 2.5.1.1.1 . Per tanto nella realtà i nitruri che si formano sono quelli di ferro e di questi elementi. I metodi di nitrurazione sono tre: in ambiente gassoso, in bagno di sale e mediante polveri. [2]

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INTRODUZIONE I metalli e le loro leghe possiedono la capacità di variare la propria resistenza nei confronti delle sollecitazioni meccaniche a seguito di trattamenti in grado di modificare il precedente ordine strutturale. La pratica di sottoporre le leghe metalliche a cicli termici è un'acquisizione antica, ed era attuata soprattutto per continuare a dare forma al metallo dopo che aveva raggiunto un'elevata durezza a seguito di martellatura a freddo. Le prime esperienze, storicamente documentate, di trattamenti su manufatti di ferro dolce risalgono ca. al 1400 a.C. ad opera di alcune tribù (i Calibi) dell'Asia Minore, soggette all'impero Ittita, che cementavano superficialmente le lame delle loro armi, riscaldandole per lungo tempo al color giallo, dopo averle sigillate in un involucro spesso di argilla circondate con granuli di carbone di legna. Il carbonio diffondeva sulla superficie del pezzo metallico e lo rendeva più duro, così da rendere le lame capaci di mantenere il filo tagliente per lungo tempo. Soltanto più tardi, (ca. due secoli dopo la scoperta della cementazione) si comprese che l'acciaio poteva essere ulteriormente indurito immergendolo rovente nell'acqua. Questo stesso procedimento già in uso da oltre mille anni, eseguito su manufatti di rame o di bronzo, li rendeva invece più teneri [1]. Solo le conoscenze sviluppate negli ultimi due secoli hanno fornito un robusto supporto per la conoscenza esatta dei complessi fenomeni collegati alle trasformazioni delle fasi in atto durante un ciclo termico. Fino alla seconda metà dell'800, non era ancora ben chiara la funzione degli elementi aggiunti al ferro per la formazione delle leghe e di conseguenza le trasformazioni del metallo alle varie temperature. Dopo questo periodo maturarono alcune contestuali scoperte, basate sull'osservazione delle superfici metalliche lucidate ed attaccate chimicamente mediante microscopi 1

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Parole chiave

nitrurazione
elementi di lega

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