NITRURAZIONE E POST-OSSIDAZIONE SU ACCIAI SPECIALI DA COSTRUZIONE: CORROSIONE, USURA E FATICA

Abstract

Gli acciai nitrurati sono spesso sottoposti al trattamento di post-ossidazione per migliorare la loro resistenza alla corrosione; tuttavia non è noto quale sia l’effetto di questo post-trattamento sulle proprietà meccaniche dei componenti così trattati, in particolare sulla resistenza a fatica. Il presente lavoro mostra i risultati di una serie di prove di corrosione, di fatica e di usura su un acciaio 42CrMo4 nitrurato e successivamente post-ossidato in differenti atmosfere. Le condizioni di prova analizzate sono state le seguenti: 1. nitrurazione controllata in gas (550° C per 6.5 ore) 2. come 1 seguito da un trattamento di post-ossidazione in H2O (525°C per 3 ore) 3. come 1 seguito da un trattamento di post-ossidazione in CO2 (525°C per 3 ore) 4. come 1 seguito da un trattamento di post-ossidazione in NOx (525°C per 3 ore) Le quattro condizioni sperimentali indicate sono state inizialmente analizzate secondo i metodi di studio classici dei trattamenti termochimici superficiali (esami metallografici, diffrazione a raggi x, prove di microdurezza). Successivamente è stata valutata la resistenza alla corrosione degli strati nitrurati e nitrurati-ossidati mediante curve potenziodinamiche in soluzione neutra contenente 35 g/L di NaCl a temperatura ambiente. Le prove di fatica sono state eseguite in flessione rotante determinando il limite di fatica dei campioni mediante il metodo stair case breve (metodo di Dixon). Il comportamento ad usura è stato studiato mediante una macchina di prova in configurazione pin-on-ring in condizione di strisciamento a secco (antagonista: WC-9%Co): tale prova ha permesso di determinare sia la perdita di peso in funzione della distanza “strisciata” sia il coefficiente di attrito. I provini post-ossidati, grazie alla presenza di nitruri di ferro (tipo Fe3N and Fe4N) e magnetite sulla parte più esterna dello strato indurito, mostrano un miglior comportamento a corrosione e ad usura rispetto ai provini solo nitrurati. La resistenza a fatica risulta essere identica per tutte le condizioni sperimentali analizzate, confermando che la post-ossidazione non peggiora il comportamento meccanico dei componenti così trattati.