Vachrom

1. PRINCIPI FONDAMENTALI DEL PROCESSO

Questo trattamento delle superfici attraverso termo-diffusione, viene definito dalla normativa industriale tedesca DIN 17014 come “un arricchimento mediante trattamento termo-chimico della superficie di un pezzo lavorato”. Per mezzo dell’energia termica, gli atomi dell’elemento diffusore si combinano nel reticolo metallico della superficie del pezzo dove si formano i relativi composti con gli atomi del materiale base.

Vachrom TFB

2. MATERIALI ADATTI PER IL TRATTAMENTO

Il trattamento Vachrom TFB ha acquisito interesse poiché nel caso di particolari per i quali sia necessario indurire solo lo strato superficiale, non occorre impiegare acciai alto-legati molto costosi ed inoltre difficili da lavorare. In molti casi si può ottenere un buon risultato usando un acciaio bassolegato o addirittura gli acciai per lavorazione ad alta velocità (AVP).

Vanno evitati gli acciai legati da nitrurazione come per esempio il 34 CrAlNi 7 (nr.1.8550), gli acciai con contenuto di silicio superiore al peso percentuale 0,5 e le leghe leggere. 

Si possono sottoporre al trattamento Vachrom TFB anche altri metalli come il cobalto, il nichel ed il carburo di tungsteno. Tuttavia, in base ai risultati ottenuti fino ad oggi, conviene trattare i metalli duri solo se il contenuto di metallo legante è > 6 vol.%.

Il rame non può essere sottoposto al trattamento Vachrom TFB. Per questo motivo, sotto forma di strisce autoadesive o di lamiera lo si usa efficacemente per coprire aree o zone che non devono essere trattate.

3. CONDIZIONI DI TRATTAMENTO

In dipendenza del materiale di base utilizzato, si potranno usare temperature comprese tra 800-1050° C. Un’eccezione è costituita dalla ghisa e dal carburo di tungsteno. Per la ghisa, la temperatura di trattamento non deve superare gli 850-880° C.

Per ciò che riguarda il carburo di tungsteno e gli altri carburi, essi dovrebbero essere sottoposti a trattamento Vachrom TFB ad una temperatura di 900° C max.

In caso di temperature più alte, non solo verrebbe sottoposto a trattamento Vachrom TFB la matrice ma si avrebbe anche una trasformazione del tungsteno e, se presenti, del titanio e/o del carburo di tantalio in altri composti dannosi.

Le temperature di trattamento per i particolari protetti con rame non devono superare i 930°C per problemi di interazione tra il rame stesso ed i componenti utilizzati per la diffusione.

4. TRATTAMENTO TERMICO SUCCESSIVO

Poiché il coefficiente di espansione termica dello strato trattato con Vachrom TFB è di circa 14 X 10 -6° C-1 per le leghe di ferro o gli acciai tecnici comuni, è possibile temperare pezzi in modo convenzionale in bagni caldi, nell’aria o in olio e successivamente sottoporli a rinvenimento per aumentare la durezza del nucleo.

Pertanto il rinvenimento degli strati trattati fino ad uno spessore di 120 μ normalmente non porta alla formazione di cricche. L’austenizzazione ed il rinvenimento devono comunque essere effettuati in atmosfera inerte, preferibilmente in gas protettivo, sotto vuoto o in bagno di sale neutro.

5. SPESSORE OTTIMALE DEGLI STRATI TRATTATI

è risaputo da tempo che lo strato ottimale trattato non è necessariamente quello con il maggior spessore. Lo spessore dovrebbe sempre essere adeguato all’applicazione desiderata ed al materiale di base:

  • Strati spessi per l’usura da erosione (per es.attrezzature per la pressatura della ceramica)
  • Strati sottili per l’usura dovuta ad adesione (per es. attrezzature per lo stampaggio dei metalli)

In teoria, gli strati trattati con uno spessore di circa 5 μ sarebbero indicati per prevenire l’usura da adesione ma, poiché i cristalli per loro natura hanno una forte tendenza a combinarsi fra loro, non è neppure possibile produrre strati di questo spessore su acciai non legati o basso-legati.

Per applicazioni come gli attrezzi per la formatura senza trucioli dei metalli, si è riscontrato che i migliori risultati si ottengono con gli acciai alto-legati con strati di spessore dai 15 ai 20 μ.

Considerando tutti questi elementi, si può concludere che la scelta del materiale di base è determinata dall’applicazione che si intende fare, tenendo presente che la diffusione Vachrom TFB nell’acciaio diventa sempre più difficile quanto più aumenta il contenuto di elementi leganti.

6. CARATTERISTICHE TECNICHE

6.1 Durezza

La durezza Vickers degli strati trattati sui materiali a base ferrosa varia da 1800 a 2100 HV, cioè in linea con i valori di durezza dell’ossido di alluminio. Sugli acciai alto-legati, si rilevano talvolta valori di durezza fino a 2400 HK 0.025.

I test di micro-durezza vengono eseguiti o su sezioni lucidate in senso normale alla superficie o, in casi eccezionali, sulla superficie lucidata del pezzo lavorato, purché vi siano spessori di diffusione elevati.

In caso di test Knoop e Vickers i carichi più alti portano in generale a risultati imprecisi poiché lo strato trattato si cricca o si scheggia. Le modalità dei test secondo Brinnell o Rockwell sono assolutamente inadeguate per collaudare gli strati trattati in quanto causano una deformazione del materiale di base, ed allo stesso tempo, distruggono lo strato superficiale.

6.2 resistenza agli acidi

Il trattamento Vachrom TFB può far aumentare notevolmente la resistenza agli acidi dei materiali ferrosi basso.legati. I test da noi eseguiti con diversi acidi minerali, non solo confermano questo, ma dimostrano anche che tutti gli acciai inox austenitici trattati con Vachrom TFB sono enormemente resistenti all’acido cloridrico. Questa proprietà viene già sfruttata con grande successo nelle applicazioni tecniche.