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Carbonitrurazione: lavorazione dell’acciaio ad alte temperature

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Per carbonitrurazione si intende un processo termochimico in grado di aumentare la resistenza dell’acciaio all’usura dovuta al tempo che passa e agli agenti atmosferici. 

La lavorazione dell’acciaio è fondamentale, quindi, perché serve a irrobustirlo prima di metterlo in commercio. Pur trattandosi, infatti, di un materiale resistente anche nella sua forma originaria, l’acciaio ha bisogno di essere lavorato per poter resistere maggiormente alle intemperie e agli agenti esterni.  

Vantaggi e modalità della carbonitrurazione 

Come funziona la carbonitrurazione? Innanzitutto, la lastra di acciaio che deve essere lavorata viene sottoposta a una miscela di sostanze gassose e liquide, come ad esempio il carbonio e l’azoto, a una temperatura che oscilla tra i 700 e i 900 gradi.  Perché scegliere questo specifico processo metallurgico? Si tratta di un trattamento termico molto complesso, che richiede l’intervento di personale competente e qualificato e adatto a svolgere questo tipo di lavorazioni in sicurezza. Lavorando a temperature elevate ma non troppo, la carbonitrurazione consente al materiale lavorato di non deformarsi troppo durante il processo. 

Quando scegliere la carbonitrurazione? Questo specifico trattamento si adatta maggiormente a materiali di piccolo spessore, specie se si tratta di superfici metalliche da contatto. 

Affidarsi solo a personale competente e qualificato 

Come abbiamo già specificato, la carbonitrurazione è una lavorazione dell’acciaio molto delicata e rischiosa, che richiede l’intervento di personale competente e qualificato in ogni fase del processo. 

Lavorare l’acciaio è molto importante, ma è altrettanto importante farlo in sicurezza. Di conseguenza, è necessario affidarsi a un’azienda in grado di soddisfare tutti questi requisiti. Un’azienda come T.M.G., specializzata da anni nella produzione di componenti meccaniche in serie. 

Carbonitrurazione: cos’è e perché è importante

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Prima di essere utilizzati, i metalli devono essere lavorati in modo tale da rendere la loro superficie più resistente e durevole. Nello specifico, quella della carbonitrurazione è una pratica che si adatta soprattutto a materiali di piccole o medie dimensioni, magari facenti parte di una catena di montaggio particolare.

La carbonitrurazione è un processo di “indurimento” dei metalli, che crea una patina superficiale sul metallo lavorato e lo rende quindi più resistente – e adatto così a ogni tipo di impiego. Nell’acciaio carbonitrurato il carbonio e l’azoto agiscono insieme sulla parte superficiale del metallo, lavorando a basse temperature e in questo modo non compromettendo in nessun modo la struttura del metallo stesso. 

I metalli che possono – e in certi casi devono – subire questo processo sono quelli ad alto contenuto di alluminio o comunque quelli ad elevata lavorabilità e i vantaggi derivati da questa pratica si riscontrano soprattutto su componenti molto piccoli. Sono soggetti spesso alla carbonitrurazione leve di sistemi di azionamento idraulico, pneumatico e meccanico, così come ingranaggi, alberi, pistoni, rulli, cuscinetti. 

Lavorare i metalli per renderli più resistenti è fondamentale, perché è solo così che un materiale può durare il più a lungo possibile. Anche il ferro e l’alluminio, infatti, hanno bisogno di un trattamento che li renda più resistenti e durevoli, per migliorare le prestazioni e per far sì che resistano a intemperie, usura e danni derivati dal tempo che passa. 

Migliorare le prestazioni dell’acciaio con la carbonitrurazione

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L’acciaio è un materiale molto resistente. Ma non lo sarebbe così tanto senza una serie di procedimenti che precedono immediatamente la sua messa in commercio.

Uno dei processi termochimici più diffusi e che servono a ridurre i rischi di usura dell’acciaio è la carbonitrurazione: durante tale processo, il metallo subisce un trattamento ad altissime temperature (siamo intorno agli 800°) co miscele liquide o gassose come carbonio e azoto. Alla fine di questo processo, il metallo risulta molto più resistente e robusto, i rischi di usura si riducono sensibilmente  e il materiale è quindi pronto per essere messo in commercio.

Anche se all’apparenza sembra un procedimento particolarmente invasivo, la verità è che la carbonitrurazione si può applicare a diverse tipologie di acciai e metalli ed è perfetta anche per componenti di piccolo spessore, come ad esempio ingranaggi, pistoni, rulli e cuscinetti.

Tutti i metalli vengono lavorati con lo scopo di rendere la loro superficie molto più robusta e resistente, altrimenti non sarebbero così duraturi come effettivamente sono nel momento in cui li utilizziamo.

I vantaggi di un processo come la carbonitrurazione sono numerosi: tra questi c’è sicuramente la possibilità di irrobustire anche acciai non legati, automatici e da costruzione. Ma non è tutto: in questo modo è possibile mantenere un cuore elastico all’interno o addirittura decidere di indurire solo determinate parti del materiale (come ad esempio quelle a diretto contatto con l’esterno).

5 modi per trattare i metalli: la carbonitrurazione e altre operazioni

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Il trattamento dei metalli consiste in una serie di azioni che hanno come obiettivo quello di rendere questi materiali più resistenti. In seguito, quando saranno state potenziate le loro caratteristiche e migliorata la capacità di resistere a fenomeni quali corrosione e agenti atmosferici, saranno pronti per essere tramutati nel prodotto finale.

I vantaggi che è possibile ottenere

Dunque, prima che i materiali vengano trasformati in particolari meccanici come perni o bulloni, subiranno dei trattamenti che potranno generare una serie di benefici. I metalli miglioreranno cioè dal punto di vista della durata, della resistenza, e anche sotto il profilo estetico.

Diversi tipi di trattamenti di metalli

Un’officina meccanica di precisione può ricorrere a procedimenti di:

  • Tempra
  • Bonifica
  • Cementazione
  • Carbonitrurazione
  • Trattamenti superficiali

La tempra dei metalli comporta un trattamento a caldo che, tramite le alte temperature e un brusco raffreddamento, determina una maggiore resistenza del materiale e una notevole durezza (acciaio temprato). Quando a questo trattamento termico ne segue un altro chiamato rinvenimento, abbiamo allora la bonifica, che consente un aumento della resistenza senza sacrificare troppo la durezza del materiale dei particolari meccanici, che dureranno quindi a lungo.

Inoltre, i produttori di particolari meccanici possono ricorrere alla cementazione, un trattamento termico che mira a introdurre atomi di carbonio nel metallo per renderlo più resistente e utilizzabile in opere che durino nel tempo. La carbonitrurazione è un trattamento a caldo molto usato sull’acciaio con basso tenore di carbonio, per favorirne la resistenza e la durezza. Altri trattamenti superficiali dei metalli sono ad esempio la zincatura, la deidrogenazione e l’anodizzazione, con una funzione di protezione dell’acciaio, di aumento della resistenza e anche estetica oltre che pratica.

Carbonitrurazione: cos’è e quali sono i vantaggi

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La carbonitrurazione è un trattamento metallurgico termochimico che si effettua sull’acciaio e permette di rendere questo materiale molto più resistente all’usura anche ad alte temperature: si effettua generalmente su componenti in acciaio di alta precisione, anche di piccole dimensioni, indispensabili per assemblare utensili utilizzati in diversi settori industriali, dall’automotive all’arredamento, dalle macchine agricole al settore medicale.

Carbonitrurazione: come si effettua

L’acciaio viene riscaldato a temperature molto elevate, tra i 721° e i 910° centigradi, e successivamente viene investito con una miscela gassosa o liquida ricca di carbonio e azoto, in modo tale che le molecole di questi elementi riescano a “penetrare” nella composizione metallurgica dell’acciaio, creando uno strato superficiale di uno spessore variabile, tra 0,05 e 0,80 millimetri, altamente temprabile, che quindi può essere successivamente indurito in modo da rendere l’acciaio resistente in superficie, ma con un cuore flessibile che conserva tutte le caratteristiche tipiche di questo metallo.

Gli acciai che si prestano e che richiedono questo tipo di trattamento sono:

  • Acciai a basso tenore di carbonio
  • Acciai al carbonio
  • Acciai ad alta velocità

Il trattamento di carbonitrurazione deve essere preceduto da un trattamento di distensione, dura circa 3/4 ore e deve essere effettuato in un’officina meccanica di precisione da un operaio specializzato.

I vantaggi di questo trattamento sono molteplici:

  • Non provoca la deformazione dei pezzi e delle componenti di acciaio
  • Garantisce una maggiore resistenza anche ad alte temperature
  • Rende le componenti in acciaio resistenti anche all’usura a secco

Per questi motivi il trattamento di carbonitrurazione viene preferito a quello di carbocementazione.

Carbonitrurazione: cos’è e quali sono i vantaggi

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La carbonitrurazione è un trattamento metallurgico termochimico che si effettua sull’acciaio e permette di rendere questo materiale molto più resistente all’usura anche ad alte temperature: si effettua generalmente su componenti in acciaio di alta precisione, anche di piccole dimensioni, indispensabili per assemblare utensili utilizzati in diversi settori industriali, dall’automotive all’arredamento, dalle macchine agricole al settore medicale.

Carbonitrurazione: come si effettua

L’acciaio viene riscaldato a temperature molto elevate, tra i 721° e i 910° centigradi, e successivamente viene investito con una miscela gassosa o liquida ricca di carbonio e azoto, in modo tale che le molecole di questi elementi riescano a “penetrare” nella composizione metallurgica dell’acciaio, creando uno strato superficiale di uno spessore variabile, tra 0,05 e 0,80 millimetri, altamente temprabile, che quindi può essere successivamente indurito in modo da rendere l’acciaio resistente in superficie, ma con un cuore flessibile che conserva tutte le caratteristiche tipiche di questo metallo.

Gli acciai che si prestano e che richiedono questo tipo di trattamento sono:

  • Acciai a basso tenore di carbonio
  • Acciai al carbonio
  • Acciai ad alta velocità

Il trattamento di carbonitrurazione deve essere preceduto da un trattamento di distensione, dura circa 3/4 ore e deve essere effettuato in un’officina meccanica di precisione da un operaio specializzato.

I vantaggi di questo trattamento sono molteplici:

  • Non provoca la deformazione dei pezzi e delle componenti di acciaio
  • Garantisce una maggiore resistenza anche ad alte temperature
  • Rende le componenti in acciaio resistenti anche all’usura a secco

Per questi motivi il trattamento di carbonitrurazione viene preferito a quello di carbocementazione.

Carbonitrurazione e carbocementazione: le differenze

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Carbonitrurazione e carbocementazione sono due trattamenti molto utilizzati per indurire, temprare e rendere maggiormente resistenti pezzi e componenti in acciaio di alta precisione, per garantire massima resistenza all’usura in fase di assemblaggio e di successivo utilizzo.

Tuttavia esistono delle differenze tra i due tipi di processi, differenze che rendono il trattamento di carbonitrurazione preferibile, nella maggior parte dei casi, a quello di carbocementazione.

Differenze tra carbonitrurazione e carbocementazione

Come abbiamo detto, si tratta di due trattamenti molto simili, che però presentano delle differenze sostanziali che rendono il primo trattamento, quello di carbonitrurazione, attuabile su un maggior numero di acciai, anche scarsamente legati, e addirittura sul ferro.

La prima differenza riguarda la temperatura a cui viene effettuato il trattamento: la carbonitrurazione avviene ad una temperatura leggermente più bassa.

La seconda differenza riguarda le caratteristiche e le componenti del gas con cui l’acciaio viene irrorato durante il riscaldamento: nel caso della carbocementazione si tratta di un endogas a cui vengono aggiunti metano e propano in proporzioni variabili; nel caso della carbonitrurazione invece al gas viene aggiunta una percentuale di ammoniaca che rilascia azoto. Questo permette di evitare la deformazione che generalmente deriva dall’esposizione dell’acciaio ad alte temperature, e che si verifica invece in seguito al trattamento di carbocementazione, che infatti richiede una successiva fase di rettifica per ridare alla componente la sua forma originaria. Per questo motivo la carbonitrurazione può essere effettuata anche su componenti di piccole dimensioni.

La terza differenza riguarda la profondità di indurimento: nel caso della carbocementazione la profondità è maggiore, mentre con la carbonitrurazione si può ottenere uno spessore di indurimento di massimo 0,50 – 0,80 millimetri.