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

Quando due o più elementi chimici sono capaci di dare soluzioni solide, possono unirsi tra di loro per formare una lega oltre che per fusione anche per diffusione allo stato solido, purché essi siano in intimo contatto tra di loro. Si ha quindi vera e propria alterazione della composizione chimica del materiale; in genere però questa alterazione interessa un piccolo spessore e l'operazione serve ad impartire al metallo delle particolari proprietà superficiali quali durezza, resistenza all'usura, resistenza all'ossidazione a caldo, aumento del limite di fatica pratico ecc. La scopo di questi trattamenti è quindi diverso a seconda dell'elemento che diffonde e delle applicazioni.
Occorre tenere presente inoltre che, molto spesso, nei processi termochimici di diffusione si possono distinguere due tempi successivi; inizialmente, in genere a mezzo di reazioni chimiche, si deposita sulla superficie della lega base l'elemento o gli elementi diffondenti; successivamente, ma talvolta anche contemporaneamente alla prima operazione, l'elemento o gli elementi depositati sono fatti diffondere nell'interno a partire dalla superficie creando uno strato più o meno, profondo la cui composizione chimica è nettamente diversa da quella della lega di partenza. Nel corso del processo di diffusione, si possono formare fra il metallo base e l'elemento diffondente dei veri e propri composti chimici.
Nella pratica corrente si indica brevemente con cementazione il trattamento del ferro con sostanze carburanti per ottenere superficialmente una lega ferro-carbonio. Altri trattamenti di importanza applicativa sono: la nitrurazione che si propone la formazione di una lega ferro-azoto di grande durezza; la carbonitrurazione durante la quale si ha diffusione contemporanea di carbonio e azoto; la solfonitrurazione che avviene con diffusione simultanea di zolfo e azoto; la calorizzazione che si propone la formazione di una lega ferro-alluminio resistente all'ossidazione a caldo; la cromizzazione che avviene con diffusione di cromo (da non confondere con la cromatura che è un semplice deposito elettrolitico di cromo).
Per quanto riguarda la nitrurazione, precedentemente illustrata esistono diversi processi che andrò di seguito ad elencare:

• Nitrurazione gassosa: Avviene in atmosfera d’ ammoniaca gassosa anidra, che dissociandosi a temperature di circa 570 °C cede azoto sulla superficie dell’ acciaio.

• Nitrurazione salina: Avviene a temperature comprese tra 520 – 590 °C in bagni di sali,costituiti da cianuri e cianati di sodio e potassio, capaci di cedere contemporaneamente azoto e carbonio sulla superficie degli acciai.

• Nitrocarburazione ferritica gassosa: Avviene a temperature comprese tra 520 - 590 °C, in atmosfera gassosa capace di cedere contemporaneamente carbonio e azoto sulla superficie degli acciai.

• Nitrurazione al plasma: Introduzione di azoto elementare sulla superficie degli acciai e susseguente diffusione, utilizzando la formazione di un plasma in forno a vuoto con scariche elettriche, che permettono la migliore diffusione di azoto in forma ionica.

Tra questi trattamenti verranno illustrati la nitrurazione gassosa e la nitrocarburazione ferritica gassosa, vista la loro importanza industriale.