Effetto della microstruttura sulla nitrurazione gassosa di ferro puro

Industrialmente il processo di nitrurazione del ferro genera degli strati nitrurati con spessori non uniformi nel pezzo; il risultato del trattamento dipende fortemente dalla microstruttura locale e dalla storia termo meccanica subita. Lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di valutare le variabili microstrutturali che incidono nel processo diffusivo dell’azoto. I campioni di ferro sono stati laminati a freddo a diverse riduzioni percentuali di spessore (0%,campione T5; 20%, campione T4; 60%, campione T2; 80%, campione T1) per valutare l’effetto della differente presenza di bordi di grano e dislocazioni. Nei campioni la microstruttura a cuore della sezione trasversale alla direzione di laminazione è stata caratterizzata con la microscopia ottica, e sulla medesima sezione sono state valutate le proprietà meccaniche dovute all’incrudimento tramite determinazione dei profili di micro durezza, eseguiti lungo la direzione di laminazione e la direzione ad essa normale. Sui campioni è stata quindi eseguita la nitrurazione gassosa, a 520°C per 30 h, con portata di NH3 pari a 700 l/h. Nei campioni nitrurati è stata presa in esame la stessa sezione analizzata nei campioni non nitrurati, ed è stata osservata attraverso microscopia ottica ed elettronica sia cuore che lungo i profili, in cui erano presenti gli strati nitrurati. Su tutti i campioni sono state effettuate le misure di micro durezza a cuore e sono stati determinati i profili di micro durezza e di indentazione nelle stesse direzioni in cui erano stati eseguiti nei campioni non nitrurati. Dal confronto con i risultati delle analisi sui campioni non nitrurati, è stato possibile stabilire quali parametri avessero avuto un ruolo nel processo di diffusione: la presenza di bordi di grano, la presenza di dislocazioni, la driving force di ricristallizzazione, la presenza di tensioni residue dovute al processo di laminazione. Si è invece rilevato che l’orientazione locale dei grani non ha effetto diretto sullo spessore dello strato dei composti. Infine, sono state eseguite le prove di scratch sulla sezione normale alla direzione di laminazione dei campioni nitrurati, prove che hanno comprovato come le differenze microstrutturali, evidenziate sopra, avessero poi effetto sul diverso comportamento meccanico dei campioni.