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

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]