I trattamenti termici in atmosfera controllata: cementazione e carbonitrurazione

Cementazione e carbonitrurazione sono i due trattamenti termici che Trevisan srl esegue in atmosfera controllata nei suoi forni a pozzo.

Carbocementazione e carbonitrurazione sono conosciute anche con la definizione di trattamenti termochimici poiché coinvolgono elementi chimici che si uniscono per diffusione con l’acciaio base. Questa prossimità genera un cambiamento nella composizione del materiale che avviene  solamente a livello superficiale.

L’obiettivo è infatti quello di impartire particolari proprietà alla superficie, come la durezza, la resistenza all’usura, alla fatica. Ad ogni elemento che si sceglie di diffondere corrisponderanno determinate proprietà meccaniche.

La tipologia del particolare metallico e la sua destinazione d’uso sono i fondamenti per la scelta dell’elemento da diffondere e dei risultati da ottenere mediante il trattamento termico.

particolari di acciaio sottoposti a cementazione

La cementazione è tipicamente un trattamento fatto sul ferro gamma (cioè austenite) con sostanze carburanti per ottenere un determinato gradiente di carbonio per diffusione.

La carbonitrurazione è caratterizzata da una contemporanea diffusione di carbonio e azoto che aumenta la temprabilità  superficiale degli acciai al carbonio e bassolegati. Il trattamento viene effettuato per mezzo di NH3 (ammoniaca). Lo scopo finale è normalmente una migliore resistenza all’usura e di elevata durezza in superficie, soprattutto su ingranaggi, alberi, pistoni, rulli ecc.

Cementare l’acciaio significa portarlo a temperatura superiore ad AC3, tra i 900 e i 950°C e far sì che riceva carbonio da altre sostanze, in modo che si formi uno strato superficiale particolarmente duro.

Un dato essenziale da conoscere per l’esecuzione del trattamento è la profondità di cementazione o penetrazione, collegata alla percentuale di carbonio presente nei vari strati. I fattori che la determinano, sono:

  • la composizione chimica dell’acciaio;
  • la temperatura e la durata del trattamento;
  • la sostanza cementante è ossido di carbonio, metano, cianogeno.

La sola fase di cementazione non basta per determinare la durezza del pezzo. È infatti necessario un trattamento di tempra singola o doppia.

La tempra singola è il caso più comune. La tempra doppia non è così usuale, ma è comunque richiesta laddove sia necessario un aumento della tenacità e della resilienza al cuore. Questo accade soprattutto con particolari meccanici sottoposti a sollecitazioni gravose.

Il pezzo temprato subisce generalmente un ulteriore trattamento, detto rinvenimento, di norma ad una temperatura tra i 100 e i 200°C, sia per aumentare la tenacità dello strato cementato (senza diminuirne troppo la durezza) sia per eliminare le tensioni interne che potrebbero causare cricche e rotture.

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