Nitrurazione
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Si tratta di un processo di indurimento superficiale dell'acciaio, portato a 550°C circa (il tempo di trattamento è quindi lungo) per introdurvi azoto atomico, il quale viene assorbito dalla ferrite superficiale del metallo e forma nitruri, prevalentemente Fe4N, molto duri e che distorcono il reticolo cristallino. Il meccanismo di rafforzamento che quindi interviene è quello di Orowan.
Lo spessore dello strato indurito è minore di quello ottenuto per cementazione, ma in compenso la sua durezza è molto maggiore e rimane stabile fino a temperature di 600-700°C.
Non è possibile utilizzare l'azoto molecolare, eccessivamente ingombrante, per cui si ricava l'azoto atomico dalla dissociazione termica dell'ammoniaca o dalla diffusione da bagni di sale.
Vantaggi:
- durezza superficiale e resistenza all'usura;
- stabilità al rinvenimento e quindi durezza a caldo;
- resistenza alla fatica e agli intagli;
- resistenza alla corrosione;
- stabilità dimensionale.
Considerato il costo elevato, si nitrurano solo acciai dove il risultato sia tale da compensare la spesa: quindi quelli contenenti cromo, molibdeno e alluminio (< 1%), che formano nitruri più efficaci di quelli di ferro. Si preferiscono inoltre acciai bonificati perché è necessaria tenacità al cuore del pezzo e perché la struttura fine creata con la bonifica facilita la diffusione dell'azoto. Ne sono esempi il 41CrAlMo7 e il 42CrMo4.
Utilizzi più frequenti: calibri, riscontri, ingranaggeria di precisione, fasce elastiche, alberi a camme e a gomiti per la nitrurazione in fase gassosa; utensili di acciaio rapido a profilo costante (creatori, maschi, pettini, punte), acciai inossidabili o per valvole austenitici, alcuni acciai per stampi per la nitrurazione in bagno di sale.
Si sconsiglia di nitrurare pezzi sottoposti a elevata compressione.
[modifica] Nitrurazione in fase gassosa
La dissociazione termica dell'ammoniaca, catalizzata dall'acciaio, produce:
2NH3 <-> 2N + 3H2
quindi azoto atomico che diffonde nel ferro. La durezza e la profondità dello strato sono legate alle variabili che regolano tale processo, quindi:
- composizione dell'acciaio;
- temperatura di trattamento (influenza il grado di dissociazione);
- tempo di permanenza.
Un grado di dissociazione limitato dell'ammoniaca influenza anche la quantità di coltre bianca (strato di Fe2N duro e fragile) presente sulla superficie del pezzo; tale strato cede l'azoto all'acciaio sottostante (in cui si forma Fe4N) e viene poi eliminato con la rettifica; altrimenti, poco prima della fine del trattamento di nitrurazione, si aumenta il grado di dissociazione così da consumare la coltre bianca.
