Nitrurazione gassosa: cos’è e perchè viene utilizzata

La nitrurazione gassosa rappresenta un processo di trattamento termochimico a bassa temperatura utilizzato per migliorare le proprietà superficiali dei componenti metallici, in particolare in acciaio legato contenente elementi come cromo, vanadio, molibdeno e alluminio, in grado di formare nitruri. In questo procedimento, l’oggetto da trattare viene esposto a un ambiente gassoso contenente azoto attivo. Durante l’esposizione, avviene una reazione chimica tra l’azoto e gli elementi della superficie del metallo, creando uno strato superficiale rinforzato. 

Come funziona il trattamento di nitrurazione gassosa?

Come anticipato precedentemente, il trattamento di nitrurazione gassosa è un processo termochimico che comporta l’esposizione dei componenti metallici, per la maggior parte acciai come gli acciai da utensili o acciai da bonifica, a un ambiente ricco di azoto attivo. Il trattamento avviene in un forno ad atmosfera controllata, dove il materiale da trattare viene posto in una camera sigillata insieme a una sorgente di azoto, come l’ammoniaca (NH3) o l’azoto molecolare (N2). Per quanto riguarda invece gli acciai inossidabili, è preferito invece il trattamento di nitrurazione ionica.

Una volta che il forno raggiunge la temperatura desiderata, solitamente compresa tra 500°C e 600°C, l’ammoniaca si decompone in azoto attivo (N) e idrogeno (H). Il gas reattivo di azoto attivo interagisce con gli elementi superficiali del metallo, creando composti come nitriti e nitruro di ferro. Questi composti si accumulano sulla superficie del metallo, formando uno strato superficiale noto come strato nitrurato. Questo strato è caratterizzato da una maggiore durezza e resistenza all’usura rispetto al materiale base.

La profondità dello strato nitrurato dipende dalla durata e dalle condizioni del trattamento nitrurazione, nonché dalla composizione del metallo stesso. Il controllo preciso della temperatura, della composizione chimica e della durata del trattamento è essenziale per ottenere risultati uniformi e consistenti. Una volta completata la fase di trattamento, i componenti vengono raffreddati gradualmente per evitare deformazioni indesiderate. Successivamente, possono essere sottoposti a processi aggiuntivi, come il rinvenimento, per migliorare ulteriormente le proprietà meccaniche e la stabilità dimensionale.

nitrurazione gassosa azoto

I vantaggi del trattamento nitrurazione gassosa

La nitrurazione gassosa offre una serie di vantaggi significativi che la rendono una scelta ottimale per migliorare le proprietà superficiali dei componenti metallici. 

  1. Maggiore resistenza all’usura: Lo strato superficiale nitrurato è caratterizzato da una durezza superiore rispetto al materiale base, migliorando notevolmente la resistenza del componente all’usura e all’abrasione. Ciò si traduce in una maggiore durata operativa e una riduzione della necessità di manutenzione e sostituzione.
  2. Aumentata durezza superficiale: La formazione di nitriti e nitruro di ferro durante il processo di nitrurazione gassosa aumenta la durezza della superficie del metallo trattato. Questo rende i componenti più resistenti a graffi, deformazioni superficiali e danni da impatto, contribuendo a prolungare la loro vita utile.
  3. Migliore resistenza alla fatica: I componenti sottoposti al trattamento di nitrurazione gassosa mostrano una maggiore resistenza alla fatica. Questo significa che possono sopportare carichi dinamici ripetuti senza subire danni o deformazioni permanenti, migliorando l’affidabilità e la sicurezza delle applicazioni.
  4. Maggiore resistenza alla corrosione: Lo strato nitrurato offre una protezione aggiuntiva contro l’azione corrosiva degli agenti esterni, come l’umidità, i prodotti chimici aggressivi e le condizioni atmosferiche avverse. Questo aiuta a prevenire la formazione di ruggine e altri tipi di corrosione, mantenendo l’integrità strutturale e funzionale dei componenti nel tempo.
  5. Migliore resistenza al grippaggio: Il trattamento nitrurazione a gas riduce il rischio di grippaggio e adesione tra componenti in movimento grazie alla formazione di nitriti e nitruro di ferro sulla superficie del metallo. Questo è particolarmente importante in applicazioni dove sono presenti attriti e contatti diretti tra parti in movimento, come nel settore automobilistico e dell’ingegneria meccanica.

Applicazioni della nitrurazione gassosa

La nitrurazione gassosa trova applicazione in diverse industrie per migliorare la resistenza e la durata dei componenti critici. Nel settore automobilistico, viene impiegata per aumentare la resistenza all’usura e la durata di componenti come alberi a camme, alberi di trasmissione, pistoni, cilindri e ingranaggi, soggetti a carichi elevati durante il funzionamento del veicolo. Nell’industria aerospaziale, migliora la resistenza all’usura e la durata di parti come ingranaggi, alberi, alloggiamenti del motore e componenti strutturali dei velivoli, soggetti a condizioni ambientali estreme e sollecitazioni meccaniche elevate. Nel settore Oil & Gas, viene impiegata per aumentare la resistenza alla corrosione e all’abrasione di componenti critici come valvole, tubazioni, alberi di perforazione e attrezzature offshore, esposti a condizioni ambientali aggressive e sostanze chimiche corrosive.

Nei processi di stampaggio, la nitrurazione gassosa prolunga la vita utile degli stampi utilizzati nella produzione di parti in plastica e metallo, aumentando la loro resistenza all’usura e alla corrosione e consentendo una produzione più efficiente e di maggior qualità. Nell’industria delle macchine utensili, migliora la durata e le prestazioni di componenti come guide, alberi, utensili da taglio e ingranaggi, soggetti a sollecitazioni meccaniche e termiche durante l’uso. Infine, nell’industria alimentare, aumenta la resistenza all’usura e alla corrosione di attrezzature utilizzate nella lavorazione, confezionamento e trasporto di prodotti alimentari, garantendo la sicurezza e l’igiene dei prodotti finali.

Proteggere i componenti durante la nitrurazione a gas con i rivestimenti Stop Off di ATP-Europe

Durante il trattamento di nitrurazione gassosa, proteggere i componenti è essenziale per diverse ragioni. Innanzitutto, si cerca di preservare l’integrità delle superfici delicate, che potrebbero subire alterazioni indesiderate a causa del processo e anche di mantenere le dimensioni dei componenti, evitando deformazioni che potrebbero compromettere la loro funzionalità. Ci sono anche componenti sensibili, come guarnizioni e o-ring, che devono essere protetti per evitare danni irreversibili. Infine, l’ottimizzazione del processo di nitrurazione a gas può essere raggiunta utilizzando rivestimenti Stop Off che consentono di creare maschere personalizzate, proteggendo solo le aree necessarie e riducendo così i tempi e i costi complessivi del trattamento.

Grazie ai rivestimenti superficiali metalli Stop Off di ATP-Europe, è possibile proteggere con precisione le parti dei metalli che non hanno necessità di essere trattate, durante la nitrurazione gassosa, garantendo risultati di alta qualità e massima efficienza. In particolare, per questo processo è indicato il nostro METSEAL 100. Per ulteriori informazioni sui prodotti ATP-Europe, non esitare a contattare il nostro team di esperti. Siamo disponibili per fornire consulenza personalizzata e supporto tecnico per le tue esigenze specifiche di trattamento termico dei metalli!