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H2020

PlaSSteel — Risultato in breve

Project ID: 774285
Paese: Bulgaria
Dominio: Tecnologie industriali

Acciaio inossidabile resistente

Ricercatori finanziati dall’UE hanno sviluppato un nuovo processo per la tempra superficiale dell’acciaio inossidabile che garantisce un’elevata durezza e straordinarie proprietà di resistenza alla corrosione e alla fatica.
Acciaio inossidabile resistente
L’acciaio inossidabile è il materiale prediletto per varie industrie in cui la resistenza alla corrosione riveste la massima importanza (si pensi, ad esempio, a parti esposte ad ambienti difficili). Tuttavia, questa proprietà altamente vantaggiosa non va sempre di pari passo con elevata durezza della superficie e resistenza all’usura e alla fatica.

La maggior parte dei metodi di trattamento termico non possono essere facilmente applicati all’acciaio inossidabile, per migliorarne le proprietà. In particolare, la tempra superficiale dell’acciaio inossidabile attraverso la nitrurazione e la nitrocarburizzazione all’intervallo convenzionale di temperatura compreso tra i 500 e i 1000 °C è fortemente dannosa per le sue proprietà di corrosione. Una possibile soluzione è rappresentata dall’attuazione di processi che consentano una tempra superficiale dell’acciaio inossidabile a temperature più basse.

Il progetto PLASSTEEL, finanziato dall’UE, ha sviluppato un processo avanzato per la tempra superficiale dell’acciaio inossidabile a basse temperature che consente un accurato adattamento delle proprietà del materiale. Il nuovo processo di trattamento termico può essere applicato a qualsiasi grado ferritico, martensitico, austenitico e duplex e fornisce al materiale impareggiabili livelli di resistenza all’usura, alla fatica e alla corrosione.

Maggiore durezza a temperature più basse

Sulla base di più di 40 anni di esperienza, IONITECH LTD ha sviluppato un forno a plasma per la nitrurazione e la nitrocarburizzazione con eccellenti risultati di uniformità della temperatura in tutta l’area di lavoro. «Il nuovo forno a plasma per la nitrurazione elimina inoltre la possibilità dell’effetto “catodo cavo”. Questo surriscaldamento locale potrebbe originare temperature al di sopra di quelle richieste dal processo PLASSTEEL, che a loro volta comporterebbero precipitazioni di carburo di cromo e di nitruro di cromo sui bordi intergranulari dell’acciaio. Di conseguenza, queste aree sarebbero caratterizzate da una durezza della superficie più elevata ma, contemporaneamente, sarebbero anche suscettibili di corrosione intergranulare», afferma l’eminente esperto di ricerca e sviluppo Alexander Varhoshkov.

Il processo PLASSTEEL si basa sulla tecnologia del plasma e consiste in una soluzione per il processo di nitrurazione e nitrocarburizzazione a temperature inferiori ai 500 °C che arricchisce lo strato superficiale del pezzo da lavorare con azoto e carbonio. Il gas contenente carbonio aggiunto nella nitrocarburizzazione può essere metano, propano o gas naturale e la sua quantità può variare tra il 2 e il 10 % all’interno della miscela di gas. La fase di trattamento può durare da diversi minuti fino a 20 ore, in funzione del materiale del pezzo da lavorare e dei requisiti relativi allo spessore dello strato.

Durante lo svolgimento del progetto sono stati trattati e testati vari tipi di acciaio inossidabile; a seconda della percentuale degli elementi leganti da loro contenuti e di altre proprietà, si sono presentate leggere variazioni nei risultati. «Alcuni degli elementi leganti hanno diffuso gli atomi di carbonio in modo più duro e più lento, determinando piccole differenze nello strato diffusivo e nella durezza della superficie. In ogni caso, comunque, l’obiettivo era migliorare le proprietà di usura di tutti i tipi di acciaio inossidabile, conservando al contempo le loro proprietà di corrosione», afferma il dott. Varhoshkov.

Un processo duro come l’acciaio

La maggior parte delle tecniche di tempra superficiale riducono l’originale resistenza alla corrosione degli acciai inossidabili. Il nuovo e avanzato processo e il forno a plasma per la nitrurazione di IONITECH dimostrano invece che non è più così. «Questi limiti vengono superati grazie all’eccellente forno a plasma per la nitrurazione, che fornisce un controllo preciso delle proprietà del materiale», continua il dott. Varhoshkov.

Lavorare a basse temperature ha consentito di dissolvere l’azoto o il carbonio nell’acciaio inossidabile senza originare la formazione di nitruri di cromo o di carburi. I partner del progetto sono riusciti non solo a incrementare di quattro volte la durezza della superficie delle parti, ma anche a migliorare l’usura adesiva e abrasiva e le proprietà tribologiche del metallo.

Le scoperte del progetto non aumenteranno solamente la competitività dell’industria europea dell’acciaio inossidabile, ma miglioreranno inoltre il profilo qualitativo e di sicurezza dei prodotti realizzati in questo materiale.

Keywords

PLASSTEEL, acciaio inossidabile, tempra superficiale, resistenza alla corrosione, nitrocarburizzazione, IONITECH