18
maggio / giugno
2008
trattamenti termici
Un’alternativa possibile ai trattamenti tradizionali?
La cementazione in bassa pressione del 39 NiCrMo 3
L'acciaio noto come 39 NiCrMo 3 è un materiale da anni
diffuso in molti settori dell'industria, in virtù del conveniente
rapporto fra qualità e prezzo
e delle buone caratteristiche
di lavorabilità meccanica. La
distribuzione dei principali elementi di lega, Carbonio,
Cromo, Nichel e Molibdeno,
riportata in tabella 1, lo rende,
infatti, un materiale tenace e
temprabile.
Generalmente questo acciaio
viene fornito in barre prebonificate aventi una resistenza
meccanica pari o superiore a
800 N/mm2. Per la maggior
parte delle sue applicazioni,
viene sottoposto a trattamento
termico superficiale di tempra
ad induzione, in modo da conferire ai particolari trattati una
elevata durezza superficiale
(fino a valori prossimi a 60
HRC), ma, al contempo, preservare la tenacità del cuore
con durezze che solitamente si
attestano sui valori medio-bassi della scala Rockwell, ovvero
30 HRC. Le caratteristiche così
ottenute ne fanno un materiale
adatto a molteplici usi, impiegato, tra gli altri, nel settore
delle macchine per edilizia e
nelle trasmissioni per la costruzione di alberi e camme.
In questo ambito, fra i trattamenti termici che consentono
di conferire al materiale una
elevata durezza superficiale
pur preservando una bassa
durezza a cuore, la cementazione in bassa pressione costituisce una possibile alternativa alla tempra ad induzione.
Nel caso della cementazione
Tabella 1: composizione chimica dei principali elementi del 39 NiCrMo 3
tradizionale in atmosfera, infatti, non è possibile ottenere
questi risultati,
poiché l'elevata
temprabilità in
olio del 39 NiCrMo 3 comporta l'ottenimento
di una durezza
superiore a 50
HRC anche a
cuore, con una
Tabella 2: risultati di durezza ottenuti sui 6 provini in 39 NiCrMo 3
conseguente
Figura 1: posizionamento
della carica di cementazione
Figura 2: impianto Stav per la
cementazione in bassa pressione
eccessiva fragilità del materiale. La cementazione in bassa
pressione, invece, consente
di raggiungere durezze superficiali perfino superiori a
quelle ottenute con la tempra ad induzione, ma senza
un indurimento eccessivo del
cuore. A queste caratteristiche
meccaniche si uniscono inoltre
i tipici vantaggi della cementazione in bassa pressione:
scarsa deformazione, assenza
di ossidazione intergranulare,
aspetto brillante.
Questo articolo riporta i principali risultati emersi da uno
studio preliminare sulla cementazione in bassa pressione del 39 NiCrMo 3, effettuata
nell'impianto in funzione da più
di due anni presso la Stav di
Barberino del Mugello.
La difficoltà principale nell'effettuare la cementazione di
tale materiale che dia i risultati
sopra descritti (elevata durezza in superficie e bassa a cuo-
rantire così i risultati voluti, in
relazione alle dimensioni dei
pezzi che vengono sottoposti
al trattamento e al loro utilizzo
finale, il ciclo di cementazione deve essere attentamente
calibrato, dalla composizione
dei gas cementanti fino alla
pressione utilizzata nel raffreddamento. Questo è reso possibile da uno stretto controllo dei
parametri del processo di cementazione attraverso l'utilizzo
di un software dedicato.
Per effettuare le prove di cementazione sono stati utilizzati sei provini di 39 NiCrMo
3 aventi diametro 24 mm ed
altezza 30 mm posizionati come mostrato in figura 1.
Il grafico 1 riporta i profili di
durezza dei sei provini dopo
Grafico 1: profili di microdurezza dei 6 provini di 39 NiCrMo 3
re) è legata alla composizione
chimica del 39 NiCrMo 3 che,
come sopra spiegato, lo rende
un acciaio temprabile. Per ga-
un trattamento effettuato con
un ciclo che garantisse circa 1
mm di strato con una durezza
superiore a quella ottenibile
con la tempra ad induzione.
La profondità di cementazione
è risultata per tutti i provini superiore a quella minima prevista con un valore medio di 1,6
mm ed uno scarto dalla media
di ± 15%, essendo il valore
minimo ed il valore massimo
rispettivamente pari a 1,4 mm
e 2,1 mm, come si può vedere
nel grafico 1.
La durezza a cuore, variando da 45 a 49 HRC, indica
che il materiale ha conservato
una buona tenacità grazie ad
un efficace controllo della cementazione e della successiva
fase di tempra. I risultati sopra
ottenuti si possono considerare accettabili e inducono a proseguire sulla strada intrapresa.
La possibilità di cementare il
39 NiCrMo 3, infatti, costituirebbe un importante sviluppo
per tutti quei settori dell'industria che richiedono dei particolari caratterizzati da durezze
superficiali elevate e buona
tenacità del cuore.
Dott.ssa Alessandra Mannini
(Resp. Lab. metallografico STAV)
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