La finitura superficiale dell'acciaio legato cambia significativamente dopo la nitrurazione a causa della formazione di uno strato duro e resistente all'usura sulla superficie. Ecco le principali modifiche e caratteristiche della finitura superficiale post-nitrurazione:
Resistenza all'usura migliorata: la formazione di uno strato nitrurato duro sulla superficie dell'acciaio ne aumenta notevolmente la resistenza all'usura. Questo strato funge da barriera protettiva contro l'usura meccanica, riducendo la perdita di materiale durante il contatto per attrito. La maggiore resistenza all'usura dello strato nitrurato è particolarmente vantaggiosa per i componenti in ambienti ad alta usura, come cuscinetti, parti di valvole e viti di estrusione. La superficie nitrurata riduce la frequenza di manutenzione e sostituzione, con conseguente riduzione dei costi operativi e miglioramento dell'efficienza dei macchinari.
Rugosità superficiale: La nitrurazione può causare un leggero aumento della rugosità superficiale a causa della formazione di nitruri. La finitura superficiale iniziale dell'acciaio legato gioca un ruolo significativo nel determinare la rugosità finale post-nitrurazione. Le superfici finemente lavorate o lucidate tendono a mantenere una finitura più liscia, mentre le superfici più ruvide possono presentare un aumento più evidente della ruvidità. Questo cambiamento di ruvidità può essere ridotto al minimo controllando i parametri del processo di nitrurazione e utilizzando tecniche di finitura post-nitrurazione, come lucidatura o molatura, per ottenere la struttura superficiale desiderata. Mantenere una finitura superficiale liscia è fondamentale per le applicazioni in cui sono richiesti basso attrito e alta precisione.
Cambiamento di colore: la superficie dell'acciaio legato nitrurato presenta tipicamente un cambiamento di colore, che va dal grigio scuro al nero. Questo cambiamento di colore è dovuto alla formazione di nitruri di ferro sulla superficie. La superficie scurita è un indicatore visivo del successo del processo di nitrurazione e può anche fornire un certo grado di resistenza alla corrosione. Il cambiamento di colore uniforme migliora l'aspetto estetico del componente e funge da indicatore di controllo qualità per un trattamento di nitrurazione coerente tra i lotti.
Struttura superficiale: La nitrurazione crea una struttura superficiale complessa caratterizzata dalla formazione di uno strato composto, noto anche come strato bianco, sulla superficie superiore. Questo strato composto è costituito da nitruri di ferro, principalmente ε-Fe2-3N e γ'-Fe4N, che contribuiscono ad aumentare la durezza e la resistenza all'usura. Sotto lo strato di composto si trova la zona di diffusione, dove gli atomi di azoto sono penetrati nella matrice dell'acciaio, migliorandone le proprietà meccaniche. Lo strato composto è tipicamente molto sottile (pochi micrometri) ma svolge un ruolo fondamentale nel proteggere il materiale sottostante dall'usura e dalla fatica. Questa stratificazione strutturata migliora le prestazioni complessive e la longevità del componente.
Resistenza alla corrosione: il processo di nitrurazione può migliorare la resistenza alla corrosione dell'acciaio legato formando uno strato protettivo di nitruri sulla superficie. Questi nitruri agiscono come una barriera, impedendo l'ingresso di agenti corrosivi e riducendo il tasso di ossidazione e formazione di ruggine. Questo miglioramento della resistenza alla corrosione è particolarmente vantaggioso per i componenti esposti ad ambienti difficili, come apparecchiature per il trattamento chimico, applicazioni marine e parti automobilistiche. La maggiore resistenza alla corrosione prolunga la durata dei componenti e riduce la necessità di frequenti manutenzioni o rivestimenti protettivi.
Integrità superficiale: la nitrurazione migliora l'integrità superficiale complessiva dell'acciaio legato inducendo tensioni residue di compressione nello strato superficiale. Queste sollecitazioni di compressione contrastano le sollecitazioni di trazione che possono portare all'innesco e alla propagazione delle cricche, migliorando così la resistenza alla fatica del componente. La migliore integrità della superficie garantisce che i componenti nitrurati possano sopportare carichi ciclici e prolungare la loro durata operativa in applicazioni impegnative. Lo strato nitrurato fornisce inoltre una migliore resistenza agli urti e ai cicli termici, rendendolo adatto ad ambienti dinamici e ad alta temperatura.
