Carbonitrurazione

La carbonitrurazione è un processo di carbocementazione austenitica (al di sopra di A3) simile alla cementazione, con l’aggiunta di azoto (tramite gas NH3), utilizzato per aumentare la resistenza all’usura e la durezza superficiale attraverso la creazione di uno strato superficiale indurito.

Vantaggi

La carbonitrurazione viene principalmente applicata per ottenere uno strato duro e resistente all’usura. La diffusione di carbonio e azoto aumenta la temprabilità di acciai al carbonio e basso legati. Il processo di Carbonitrurazione è particolarmente adatto per il trattamento in serie di piccoli componenti. La deformazione è contenuta grazie alla temperatura più bassa necessaria per la carbonitrurazione rispetto alla cementazione.

Applicazioni e materiali

La carbonitrurazione viene solitamente applicata ai componenti prodotti in massa e a quelli di piccole dimensioni, in cui è necessaria una elevata resistenza all’usura e in cui i requisiti di profondità dello strato variano da 0,05  a max. 0,75 mm. Le applicazioni tipiche includono:

• ingranaggi e alberi
• pistoni
• rulli e cuscinetti
• leve di sistemi ad azionamento idraulico, pneumatico e meccanico.

Migliorare in primo luogo la resistenza all’usura e alla fatica degli acciai al carbonio e basso legati.

È possibile sottoporre a carbonitrurazione un’ampia varietà di acciai, da quelli al carbonio (con ridotto contenuto di alluminio), acciai a basso legati con un  carbonio max. lo 0,25%, acciai ad elevata lavorabilità componenti sinterizzati.

Dettaglio dei processi

La carbonitrurazione (austenitica) è un trattamento termochimico che implica la diffusione contestuale di carbonio e azoto nella superficie del componente. Il processo viene eseguito a temperature più basse, e generalmente per tempi più brevi rispetto alla cementazione, pertanto i componenti sono meno soggetti alla deformazione. L’azoto diffuso ha un effetto stabilizzante sull’austenite e riduce la velocità critica di tempra , di conseguenza, la temprabilità dell’acciaio.

Per ridurre la deformazione possono essere utilizzati mezzi di tempra meno drastici come l’olio, piuttosto che la tempra ad acqua necessaria per l’acciaio basso legato.

La carbonitrurazione viene solitamente eseguita in un intervallo di temperatura di 820-900 °C in una atmosfera gassosa diffondendo lo 0,5-0,8% di carbonio e lo 0,2-0,4% (<5%) di azoto sulla superficie di acciaio in carbonio basso legato. Dopo il tempo di diffusione, i componenti vengono direttamente temprati in olio. La profondità di tempra dello strato (CHD) raggiunta è di solito non superiore a circa 0,7 mm e dipende non solo dalle profondità di carbonitrurazione, ma anche dalla temperatura di tempra, dalla velocità di tempra, dalla temprabilità dell’acciaio e dalle dimensioni del componente. Il trattamento termico viene completato con un rinvenimento a bassa temperatura tra 150-200 °C che consente la riduzione della fragilità.