L'acciaio inossidabile è il materiale di scelta in vari settori in cui la resistenza alla corrosione è della massima importanza, prendere per esempio parti che sono esposte ad ambienti difficili. Però, questa proprietà altamente favorevole non sempre va di pari passo con un'elevata durezza superficiale, resistenza all'usura e resistenza alla fatica.

La maggior parte dei metodi di trattamento termico non può essere facilmente applicata agli acciai inossidabili per migliorarne le proprietà. In particolare, l'indurimento superficiale dell'acciaio inossidabile mediante nitrurazione e nitrocarburazione nell'intervallo di temperatura convenzionale da 500 a 1000 °C è altamente dannoso per le sue proprietà di corrosione. Una possibile soluzione consiste nell'implementare processi che consentano l'indurimento superficiale a bassa temperatura dell'acciaio inossidabile.

Il progetto PLASSTEEL, finanziato dall'UE, ha sviluppato un processo avanzato per l'indurimento superficiale a bassa temperatura dell'acciaio inossidabile che consente un'accurata personalizzazione delle proprietà del materiale. Il nuovo processo di trattamento termico può essere applicato a tutti i ferritici, martensitico, gradi austenitici e duplex, conferendo al materiale livelli di usura senza precedenti, resistenza alla fatica e alla corrosione.

Aumento della durezza a temperature più basse

Sulla base di oltre 40 anni di esperienza, IONITECH LTD ha sviluppato un forno di nitrurazione/nitrocarburazione al plasma ottenendo un'eccellente uniformità di temperatura su tutta l'area di lavoro. "Il nuovo forno di nitrurazione al plasma elimina anche la possibilità dell'effetto 'catodo cavo'. Questo surriscaldamento locale potrebbe portare a temperature superiori a quelle necessarie per il processo PLASSTEEL che a loro volta porteranno a precipitazioni di carburo di cromo e nitruro di cromo sui bordi dei grani di l'acciaio Queste aree avranno una maggiore durezza superficiale ma saranno anche suscettibili di corrosione intergranulare, ", afferma il principale specialista di ricerca e sviluppo Alexander Varhoshkov.

Il processo PLASSTEEL si basa sulla tecnologia al plasma e consiste in un processo di nitrurazione in soluzione e nitrocarburazione a temperature inferiori a 500°C che arricchisce lo strato superficiale di un pezzo con azoto e carbonio. Il gas contenente carbonio aggiunto nella nitrocarburazione può essere metano, propano o gas naturale. Il suo contenuto varia dal 2 al 10% nella miscela di gas. La fase di trattamento può durare da alcuni minuti fino a 20 ore, a seconda del materiale del pezzo e dei requisiti relativi alla profondità dello strato.

Durante tutto il progetto, sono stati lavorati e testati diversi tipi di acciai inossidabili. A seconda della percentuale degli elementi di lega in questi acciai e di altre proprietà, risultati leggermente variati. "Alcuni degli elementi di lega hanno reso la diffusione degli atomi di carbonio più dura e più lenta, portando così a piccole differenze nello strato di diffusione e nella durezza superficiale. Tuttavia, in ogni caso, l'obiettivo era migliorare le proprietà di usura di tutti i tipi di acciaio inossidabile, pur mantenendo le loro proprietà di corrosione, " dice il dottor Varhoshkov.

Un processo vero come l'acciaio

La maggior parte delle tecniche di indurimento superficiale riduce la resistenza alla corrosione originale degli acciai inossidabili. Il nuovo processo avanzato di IONITECH e il forno di nitrurazione al plasma mostrano che questa non è più la norma. "Questa lacuna viene aggirata con successo da questo eccellente forno di nitrurazione al plasma che fornisce un controllo preciso sulle proprietà del materiale, " continua il dottor Varhoshkov.

Lavorare a basse temperature ha fornito un rimedio per dissolvere azoto o carbonio nell'acciaio inossidabile senza la formazione di nitruri o carburi di cromo. I partner del progetto sono riusciti non solo ad aumentare di 4 volte la durezza superficiale delle parti, ma anche ma anche nel migliorare l'usura adesiva e abrasiva, e anche le proprietà tribologiche del metallo.