Tecnologia di indurimento superficiale basata sulla diffusione per acciaio inossidabile e altre leghe speciali
La tecnologia brevettata di indurimento superficiale Expanite per acciai inossidabili offre numerosi vantaggi rispetto alle tecniche tradizionali di indurimento superficiale, incluse le soluzioni di rivestimento e i trattamenti termici convenzionali. I principali benefici consistono in un significativo miglioramento della resistenza all’usura e al grippaggio e, in molti casi, anche in un incremento della resistenza alla corrosione.
Rispetto ai processi di indurimento tradizionali, spesso costosi, come i trattamenti diffusivi convenzionali, i rivestimenti DLC/PVD e la cromatura dura, l’indurimento diffusivo Expanite consente di ridurre i costi, le emissioni di CO₂ ed elimina l’utilizzo di sostanze chimiche pericolose.
Allo stesso tempo, tutti i processi sono conformi a standard internazionali quali ISO 9001, ISO 14001 e CQI-9. Questa combinazione permette ai produttori di migliorare le prestazioni dei propri componenti, soddisfacendo i requisiti normativi e di sostenibilità, con una riduzione complessiva dei costi.
I processi Expanite, basati su gas, vengono eseguiti in forni elettrici a temperature più basse e non prevedono l’impiego di materiali o sostanze pericolose. Di conseguenza, non vi è alcuna emissione di sostanze chimiche né produzione di rifiuti. I processi Expanite sono applicabili ad acciai inossidabili, leghe a base di nichel e leghe di titanio.
L’approccio Expanite rientra in ciò che gli specialisti definiscono una conversione termo-chimica, ovvero un processo di indurimento superficiale basato sulla diffusione.
Il trattamento Expanite applicato, ad esempio, alle leghe austenitiche può essere costituito da due fasi di processo.
La prima fase è ExpaniteHigh-T, un processo di nitrurazione in soluzione sotto vuoto che ricuoce il materiale di base e fornisce un incremento limitato della durezza, sia in superficie che nel cuore del materiale.
La seconda fase, ExpaniteLow-T, genera uno strato di conversione costituito da austenite espansa. L’insieme di queste due fasi è definito SuperExpanite.
Nel processo Expanite non viene aggiunto né depositato alcun materiale sulla superficie dei componenti; viene invece creata una soluzione solida caratterizzata da elevate concentrazioni di atomi interstiziali di azoto e carbonio, ottenuta grazie a un controllo estremamente preciso dei parametri di processo.
Questi atomi interstiziali occupano i siti ottaedrici del reticolo cristallino e sono responsabili dell’induzione di significative tensioni di compressione nella zona trattata. È proprio questo effetto che determina l’aumento della durezza superficiale e, di conseguenza, il miglioramento della resistenza all’usura, al grippaggio e di altre proprietà meccaniche.
Il processo SuperExpanite non richiede estese fasi di pre-trattamento, tradizionalmente necessarie per rimuovere lo strato passivo che impedisce l’assorbimento degli atomi dall’atmosfera di processo.
Lo strato passivo di ossido rappresenta una barriera di protezione naturale sulla superficie degli acciai inossidabili ed è impenetrabile agli atomi.
Nel processo Expanite, lo strato passivo di ossido viene ridotto in situ durante il trattamento, utilizzando la stessa atmosfera di processo. Al termine del trattamento, la superficie viene esposta all’aria atmosferica e si ripassiva spontaneamente, mantenendo inalterate le proprietà di resistenza alla corrosione del materiale.
Poiché Expanite è un processo diffusivo in fase gassosa (e non un rivestimento), l’uniformità del trattamento non è limitata dalla complessità geometrica dei componenti. Inoltre, l’assenza di lavorazioni post-trattamento, come rettifica e lucidatura, rende il trattamento complessivamente più semplice e rapido, garantendo al contempo una maggiore stabilità della geometria finale dei prodotti.
A seconda della lega trattata, Expanite consente di ottenere una durezza superficiale elevata, fino a 1300 HV.
Nei test standardizzati, il trattamento Expanite riduce il tasso di usura degli acciai inossidabili austenitici di oltre 100 volte rispetto al materiale non trattato. Questo miglioramento è attribuibile all’incremento della durezza superficiale di un fattore pari ad almeno 5, fino a 1300 HV0.05. Télécharger les résultats des tests
La profondità del trattamento varia in funzione dell’applicazione finale; tuttavia, i valori tipici rientrano nell’intervallo 10–30 µm.
Una profondità di trattamento standard pari a 20 µm garantisce protezione dall’usura anche in presenza di particelle dure di terza parte. L’aumento della durezza è inoltre responsabile di un significativo miglioramento della resistenza all’usura adesiva: sia il rischio di saldatura a freddo sia la sua forma dinamica, nota come grippaggio, vengono mitigati oltre il limite di snervamento degli acciai inossidabili austenitici.
Ciò consente un funzionamento fluido e affidabile dei componenti di valvole, anche sotto carichi elevati e dopo lunghi periodi di inattività.
Uno dei risultati più rilevanti del trattamento Expanite, che lo distingue nettamente dalle tecnologie convenzionali, è il comprovato miglioramento della resistenza alla corrosione per vaiolatura dei componenti austenitici trattati con SuperExpanite.(Risultati delle prove di corrosione)
Grazie all’azoto disciolto nello strato superficiale, il valore PREN aumenta e, con esso, il potenziale di rottura della passività, consentendo alla superficie di rimanere passiva a livelli superiori rispetto a quanto possibile per il materiale non trattato.
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