La carbonitrurazione è un trattamento superficiale per metalli con lo scopo di aumentarne la durezza solamente sulla superficie. Spesso, viene impiegata per fornire un guscio esterno duro a pezzi in acciai basso legati e portarli a livelli paragonabili agli acciai duri, seppur mantenendo inalterata la tenacità al loro interno
Come viene effettuata la carbonitrurazione
La carbonitrurazione viene effettuata scaldando i pezzi a temperature intorno agli 850 °C in presenza di sorgenti di carbonio (tipicamente CO oppure carbone) e azoto (ammoniaca). Grazie alle alte temperature, l’azoto e il carbonio sono in grado di diffondere nella superficie del metallo, aumentando localmente la presenza di carburi e nitruri che portano all’aumentare della durezza desiderato e promuovono la formazione di una fase austenitica. Generalmente vengono aggiunti tra lo 0,5% e lo 0,8% di carbonio e tra lo 0,2% e lo 0,4% di azoto sulla superficie del componente.
I pezzi estratti dalla fornace vengono immediatamente temprati in olio in modo da stabilizzare i carburi e i nitruri sulla superficie e trasformare la fase austenitica in martensitica.
I vantaggi e le applicazioni del processo
Come detto precedentemente, la carbonitrurazione viene utilizzata per aumentare la durezza superficiale di oggetti in acciaio. A differenza della carburazione, in cui non viene introdotto l’azoto, il processo viene effettuato in tempi ridotti e a temperature minori, riducendo significativamente il rischio di deformazioni permanenti. Infine, lo strato indurito dai carburi e nitruri non viene depositato sulla superficie, ma si forma direttamente in essa; pertanto, la carbonitrurazione non altera le dimensioni dei pezzi trattati.
Il risultato finale è uno strato spesso fino a 750 micron con durezza fino a 65 HRC. Per questo motivo, i pezzi trattati tramite carbonitrurazione sono estremamente resistenti all’attrito e all’usura. L’applicazione più comune di questo trattamento è rivolta a componenti meccanici soggetti a sfregamento come ingranaggi, camme, alberi e cuscinetti, in modo da estenderne la vita utile. L’uso della carbonitrurazione rende possibile la fabbricazione di utensili con acciai basso legati, materiali dal costo estremamente ridotto, ma che normalmente non riuscirebbero a resistere agli sforzi richiesti. Dal momento che il processo è condotto da fase gas è molto facile trattare un alto numero di piccoli componenti come viti e bulloni.