NITRURAZIONE A GAS Nitreg® - Nitrex

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NITRURAZIONE A GAS Nitreg®

NITREG® è un moderno processo di trattamento termico, in grado di soddisfare i requisiti metallurgici di tutte le specifiche di nitrurazione originariamente progettate per bagni di sale, plasma o nitrurazione a gas tradizionale. La possibilità di definire la concentrazione di azoto nella superficie permette all’utente di controllare la crescita dello strato composto in modo praticamente indipendentemente dallo sviluppo di una zona di diffusione desiderabile. Questo approccio agevola non solo il rispetto dei requisiti di specifica, ma permette anche di migliorarli consentendo tolleranze più strette, in particolare per quanto riguarda lo spessore e le proprietà dello strato composto.

Il vantaggio di  NITREG®

  • Controllo dello spessore dello strato composto (bianco) e delle sue proprietà
  •  Eliminazione delle reti di nitruro chiuse nella zona di diffusione
  •  Eccellente controllo della profondità del rivestimento
  •  Indurimento uniforme anche per piccoli fori, scanalature strette e spigoli vivi
  •  Eccellente controllo della durezza superficiale
  •  Assenza di distorsione del pezzo
  •  Elevato livello di ripetibilità del processo
  •  Tecnologia ecologica, senza inquinamento da rifiuti

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La nitrurazione è un processo di diffusione di atomi di azoto nella superficie del metallo. L’azoto è abbondante sulla Terra, ma è presente in natura come molecola a due atomi chimicamente inerte e di dimensioni troppo elevate per penetrare la superficie. Pertanto, le tecnologie di nitrurazione si concentrano sulla fonte di azoto (atomico) nascente.

L’obiettivo principale della nitrurazione consiste nell’aumentare la durezza superficiale del componente, arricchendolo di azoto. Indipendentemente dal metodo, la nitrurazione è un processo di diffusione dell’azoto nel metallo. Una volta che i singoli atomi di azoto sono penetrati nella superficie, la diffusione continua finché la temperatura è abbastanza alta e si presenta una fonte di azoto nascente sulla superficie. In altri termini, la diffusione è essenzialmente uguale in tutti i processi di nitrurazione, mentre la differenza è da ricercarsi nell’apporto di azoto, che ha un’influenza fondamentale sulle proprietà superficiali risultanti.

In generale, tutte le leghe ferrose, compresi gli acciai inossidabili, le ghise e persino le leghe di titanio possono essere nitrurate. Tuttavia, le leghe hanno caratteristiche uniche per quanto riguarda le condizioni superficiali, la velocità naturale di diffusione e la propensione a formare nitruri. Pertanto, è necessario tenere a mente che anche un processo di nitrurazione correttamente configurato produrrà risultati significativamente diversi su materiali dissimili. Di conseguenza, alcuni utenti possono avere difficoltà insormontabili, soprattutto se la loro metodologia è carente e/o hanno conoscenze ed esperienza inadeguate.

ACCIAI DA NITRURAZIONE
GRADO AISI GRADO UNI COMPONENTI PRINCIPALI DELLA LEGA DUREZZA SUPERFICIALE HV1 DUREZZA SUPERFICIALE HV1
N135M 38CrAlMoA C=0.38 Cr=1.7 Mo=0.3 Al=1 350/36 1190-1290
Nitralloy N C=0.35 Cr=115 Ni=3.5 Mo=0.25 350/36 1100-1200
34CrAlNi7 C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 350/36 1190-1290
42CrMoV12 42CrMoV12 C=0.42 Cr=3 Mo=1.2 V=0.20 490 / 48 1050-1150
31CrMo12 C=0.32 Cr=3 Mo=0.4 320 / 32 870-920
30CrMoV9 320 / 32C=0.30 Cr=2.5 Mo=0.2 V=0.15 320 / 32 900-930
25CrMo20 C=0.25 Cr=6 Mo=0.20 280 / 27 1000-1100
ALTRI ACCIAI LEGATI TEMPRABILI
GRADO AISI GRADO UNI COMPONENTI PRINCIPALI DELLA LEGA DUREZZA DEL NUCLEO HV/HRC DUREZZA SUPERFICIALE HV1
4130 30CrMo4 C=0.30 Cr=1 Mo=0.2 300 / 30 640 – 680
4140 42CrMo4 C=0.40 Cr=1 Mn=0.9 Mo=0.2 300 / 30 650 – 700
4340 C=0.40 Cr=0.8 Ni=1.8 Mo=0.25 310 / 31 650 – 700
30NiCrMo12 C=0.30 Cr=0.8 Ni=2.8 Mo=0.12 310 / 31 600 – 650
35NiCrMo15 C=0.35 Cr=1.7 Ni=3.8 Mo=0.15 330 / 33 800 – 850
ACCIAI AL CARBONIO
GRADO AISI GRADO UNI COMPONENTI PRINCIPALI DELLA LEGA DUREZZA DEL NUCLEO HV/HRC DUREZZA SUPERFICIALE HV1
1010 C10 C=0.10 Mn=0.50 160 320 – 380
1020 C20 C=0.20 Mn=0.50 180 320 – 380
1030 C30 C=0.30 Mn=0.7 180 380 – 420
1045 C45 C=0.45 Mn=0.7 200 420 – 470
1060 C60 C=0.60 Mn=0.7 250 / 22 525
ACCIAI LEGATI PER CEMENTAZIONE
GRADO AISI GRADO UNI COMPONENTI PRINCIPALI DELLA LEGA DUREZZA DEL NUCLEO HV/HRC DUREZZA SUPERFICIALE HV1
5115 16MnCr5 C=015 Cr=0.8 Mn=0.9 180 660 – 720
20 MnCr5 C=0.20 Cr=1.15 Mn=1.3 240 / 21 750 – 800
8620 C=0.20 Cr=0.5 Ni=0.6 Mo=0.2 190 500 – 520

Una superficie esposta a un mezzo di nitrurazione formerà generalmente due strati distinti. Lo strato esterno è chiamato strato composto (o strato bianco) e il suo spessore è generalmente compreso tra zero e 0,001″ (25 µm). Sotto lo strato bianco è presente un rivestimento o una zona di diffusione. Entrambi gli strati compongono ciò che viene generalmente denominato rivestimento. Tuttavia, a seconda del materiale e della sua originaria durezza pre-lavorazione, vi saranno differenze significative tra le proprietà di questi strati.

Le immagini di due rientranze del test di durezza Vickers mostrate di seguito illustrano la differenza tra un processo controllato e uno non controllato. Il campione a sinistra è stato prodotto con un processo tradizionale e la fessurazione superficiale è indicativa della fragilità dello strato. Il campione sulla destra è un prodotto di un processo Nitreg® in cui, a discapito della stessa durezza, non si sono formate crepe. Il componente trattato con Nitreg® è quindi più resiliente e lo strato composto è molto resistente.

Tali risultati eccellenti possono essere ottenuti solo controllando la concentrazione di azoto nel substrato. L’approccio moderno è il controllo del potenziale di nitrurazione (KN). La corretta comprensione e applicazione dei principi che legano il potenziale di nitrurazione (KN), la temperatura e il tempo impiegato rappresentano una pietra miliare nella tecnologia Nitreg®. Un esempio della nostra capacità di produrre una varietà di combinazioni di strato bianco/rivestimento di diffusione è mostrato nel grafico seguente, Combinazioni del rivestimento nitrurato (PDF).

La capacità di controllare il potenziale di nitrurazione diventa gradualmente un requisito necessario, come osservabile, ad esempio, dalle norme AMS 2759/10.

In conclusione, Nitreg® è un processo moderno, in grado di soddisfare i requisiti metallurgici di tutte le specifiche di nitrurazione originariamente progettate per bagni di sale, plasma o nitrurazione a gas tradizionale.

PROPRIETÀ/CARATTERISTICHE Nitrurazione controllata Nitreg® Gas convenzionale Bagno di sale PLASMA (IONICO)
Pulizia (prima) Pulire Pulire Relativamente pulito Molto pulito
Pulizia (dopo) Non richiesto Non richiesto Fortemente richiesto Non richiesto
Tempo di riscaldamento Breve Breve Molto breve Lungo
Posizionamento delle parti Semplice Semplice Semplice Molto complesso/Richiede abilità ed esperienza
Nitrurazione dell’acciaio inossidabile Possibile Non possibile Possible Possible
Funzionamento dell’attrezzatura Molto semplice/completamente automatizzato Relativamente semplice Semplice Molto complesso/Richiede competenze avanzate
Controllo/Uniformità della temperatura Eccellente Buono Buono Difficile/Insufficiente/Possibile surriscaldamento
Controllo del potenziale di nitrurazione Yes No No No
Controllo della % di ε e γ’ Possible No No Possible
Nitrurazione senza strato bianco Possible No No Possible
Controllo della porosità Possible No No Possible
Ripetibilità dei risultati Eccellente (indipendentemente dal carico) Possibile (solo con ripetuti carichi) Possibile (solo con ripetuti carichi) Possibile (solo con ripetuti carichi)
Manutenzione delle apparecchiature Semplice Relativamente complesso Complesso Molto complesso
Grado di inquinamento Molto basso Alto Estremamente alto Molto basso
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