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VACUUM S.p.A.

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PACD

L'impiego di acciai inossidabili austenitici (quali ad esempio AISI 304, AISI 316) legato alla richiesta di avere prodotti che posseggano un'elevata resistenza a corrosione è tipico di molti settori che vanno dall'alimentare al biomedicale, dalle applicazioni aeronautiche alle applicazioni petrolchimiche. Molto spesso una grossa limitazione nell'utilizzo di questa tipologia di acciai è rappresentata dalle modestissime proprietà meccaniche possedute, prima fra tutte la scarsa resistenza ad usura.

Da diversi anni si sta cercando di aumentare in modo significativo la resistenza ad usura di questi materiali, ricorrendo a trattamenti termochimici quali la nitrurazione ionica, che grazie alla capacità del plasma di rompere il film di ossido protettivo che inibirebbe altrimenti la reattività della superficie del materiale a qualunque tentativo di indurimento, riesce a promuovere una diffusione di azoto all'interno del reticolo cristallino dell'acciaio aumentando significativamente la durezza del materiale base e di conseguenza la sua resistenza ad usura.

Le caratteristiche del processo di nitrurazione sono però tali che, favorendo fenomeni diffusivi dell'azoto si possa causare la formazione dei carburi di cromo che seppur promuovendo la maggior resistenza ad usura del materiale, abbiano un effetto marcato di diminuzione della resistenza a corrosione dell'acciao trattato a causa della minore quantità di cromo disponbile alla passivazione.
Per cercare di superare questa limitazione si è cercato di mettere a punto un trattamento di indurimento in plasma a bassa temperatura (intorno ai 300°C) basato sulla diffusione del carbonio nella struttura reticolare dell'austenite in condizioni di sovrassaturazione, che garantisse un'indurimento superficiale limitando la perdita della resistenza a corrosione del materiale base.

Fig. 1

Il trattamento PACD (Plasma Assisted Carbon Diffusion) sviluppato in Vacuum S.p.A. raggiunge precisamente tali obiettivi.
Con questo processo si ottiene un incremento della durezza superficiale grazie alla distorsione reticolare del reticolo cubico austenitico, senza tuttavia promuovere la formazione di carburi di cromo. La conseguenza è un significativo incremento della durezza superficiale (fino a 1000 HV0.05 per l'AISI 304, oltre i 1100 HV0.05 per l'AISI 316) mantenendo una discreta resistenza alla corrosione, che anzi in alcuni casi, da prove di potenziodinamiche effettuate in soluzione di acido solforico 0.5 molare, ha evidenziato un leggero miglioramento rispetto al materiale non trattato (vedi fig. 1).

Con il PACD non viene applicato nessun riporto, bensì si tratta di un trattamento diffusivo, per cui non ci sono rischi di sfogliamento; lo spessore tipico della zona indurita si attesta intorno ai 20 um; e come si vede nell'esempio fig. 2 non si evidenziano carburi precipitati, motivo per cui la resistenza a corrosione del materiale in questo caso non viene pregiudicata.

Fig. 2 - Attacco: 50% HCl-25%HNO3-25%H2O

 
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