Characterization of post-oxidized nitrided and nitrocarburized steels

In the last years, many probes and control systems have been developed to improve the control and quality of the obtained white layer after gas nitriding and nitrocarburizing and the oxide layer after post-oxidizing. Different treatments have been developed and characterized in order to define mechanical properties, wear resistance and corrosion resistance. The most important results came from a ball-on-disk test for what concern the wear resistance and a linear polarization to verify the corrosion resistance. XRD, GDOES and EDS tests have been performed to investigate about the chemical composition, SEM analysis and Optical Microscopy instead gave information about microstructure and topography. By oxidizing a nitrocarburized steels a higher corrosion resistance is achieved but on the contrary higher fragility is observed between the external layers: it leads to a higher deadhesion of the oxide and white layer causing a detachment. By oxidizing a nitrided steels, instead, a more ductile coating is obtained, leading to a better resistance to mechanical stresses. However, by increasing the hardness of the layer, a more fragile behavior can be observed. The reference materials are 42CrMo4 and 41CrAlMo7-10, the first a hardening steel, the second a specific nitriding steel, where the presence of Aluminum lets achieve a very high surface hardness.

Negli ultimi anni diverse sonde e sistemi di controllo sono stati sviluppati per migliorare il controllo e la qualità della coltre bianca ottenuta durante trattamenti di nitrurazione e carbonitrurazione e dello strato di ossido ottenuto tramite post-ossidazione. Diversi trattamenti sono stati testati per definire le proprietà meccaniche e la resistenza ad usura e a corrosione. I risultati più significativi derivano dal test ball-on-disk per quanto riguarda la resistenza ad usura e da prove di polarizzazione lineare per verificare la resistenza a corrosione. Prove di spettroscopia EDS, raggi X e GDOES sono stati eseguiti per descrivere la composizione chimica, mentre analisi al SEM e di microscopia ottica hanno dato informazioni sulla microstruttura e topografia della superficie. Dall’ossidazione di un substrato nitrocarburato viene ottenuta una migliore resistenza alla corrosione ma dall’altro lato viene osservata una maggiore fragilità degli strati esterni, la quale porta ad una ridotta adesione tra ossido e coltre bianca, causando un distaccamento. Dall’ossidazione di un substrato nitrurato, invece, viene ottenuto un layer più duttile, dimostrando una miglior resistenza agli stress meccanici. Comunque aumentando la durezza dei substrati viene notato anche l’aumento di fragilità. I materiali utilizzati per questi test sono il 42CrMo4 e 41CrAlMo7-10, il primo acciaio da bonifica, mentre il secondo un acciaio specifico da nitrurazione, dove la presenza di alluminio permette di raggiungere durezze superficiali molto elevate.