Trattamenti termo-chimici e meccanici d’indurimento superficiale e loro effetti sulla fatica

Le tecnologie per realizzare indurimenti superficiali si pongono l’obiettivo di migliorare le proprietà tribologiche e la durezza che stanno alla base della resistenza a fatica e ad usura di un materiale metallico. I procedimenti adottati si differenziano per il principio fisico, chimico o meccanico adottato. Le caratteristiche tecniche del risultato finale, cioè lo spessore e l’uniformità del rivestimento, insieme al suo livello di durezza e resistenza, dipendono dai parametri di processo come temperatura, pressione, tempo ecc.. Dal punto di vista industriale, l’adozione di trattamenti adibiti all’indurimento in superficie risulta fondamentale laddove ci si trovi di fronte ad applicazioni caratterizzate da carichi ciclici di qualsiasi livello, molto spesso di carattere puntuale. Ne è un esempio la componentistica meccanica, in cui elementi, di solito in acciaio, che operano in condizioni di rotazione e scorrimento (ingranaggi, alberi motore, anelli dei cuscinetti, ecc) devono avere uno strato superficiale indurito resistente all’usura, al grippaggio, al pitting e contemporaneamente un cuore interno tenace per resistere alle sollecitazioni sia statiche che dinamiche. Un esempio è riportato in Fig. 1. Fig.1 - Esempio di applicazione in cui risulta necessaria l’adozione di trattamenti superficiali d’indurimento. In altri campi si deve tener conto anche di sollecitazioni uniformi ed estese, in cui i parametri relativi all’attrito e allo scorrimento reciproco delle superfici dei componenti stanno alla base della qualità del prodotto finale (le matrici da estrusione, gli stampi per le materie plastiche, ecc). Obiettivo di questo capitolo è quello di descrivere ed approfondire i principali processi di indurimento superficiale, in modo da metterne in luce caratteristiche, funzionalità ed effetto specialmente riguardo alla resistenza a fatica. In campo industriale esistono varie tecniche adibite al trattamento di una superficie metallica, alcune delle quali molte volte partecipano insieme ad un unico processo di indurimento. In via generale i trattamenti più importanti ed utilizzati, su cui è centrato il capitolo, sono: - pallinatura - cementazione - nitrurazione - carbo-nitrurazione - trattamenti a bassa temperatura - trattamenti al plasma Verranno descritte sia le tecnologie elencate che la conseguenza che queste hanno riguardo alla resistenza a fatica degli acciai