Nuove prospettive per acciai Fe-N

Abstract

La nitrurazione del ferro è un trattamento industrialmente noto e praticato per la produzione di acciai che presentino elevate prestazioni superficiali e incrementate caratteristiche resistenziali. Tuttavia, la metallografia delle leghe Fe-N ha assunto particolare interesse nel momento in cui si sono sviluppate nuove ricerche su proprietà, come quelle magnetiche, che dipendono dalla microstruttura dell’acciaio, con particolare attenzione alle strutture di fuori equilibrio. Il lavoro qui presentato è focalizzato sulla prima parte dello studio in cui si è lavorato per mettere a punto dei processi di trattamento termico post-nitrurazione capaci di ottenere le varie strutture di equilibrio e di fuori equilibrio degli acciai all’azoto. Per la produzione dell’acciaio si è partiti da Fe ARMCO ® in cui è stato introdotto l’azoto tramite nitrurazione. A seguito di trattamenti termici ad hoc si sono ottenute le microstrutture caratterizzate per via metallografica e confermate tramite XRD e XPS. Le caratteristiche meccaniche sono state definite tramite misure di microdurezza Vickers.

The nitriding of iron is an industrially known and practiced treatment for the production of steels with high surface performance and increased strength characteristics. However, the metallurgy of Fe-N alloys remained neglected. Recent studies have brought Fe-N steels back to life thanks to research that seems to highlight important magnetic properties of specific structures out of equilibrium. The work presented here is focused on the first part of the study, with the aim of developing a nitrogen steel production protocol with different microstructures resulting from the application of specific heat treatments. The N-steel was obtained by nitriding Fe ARMCO ® using a blend of ammonia, nitrogen and hydrogen. Following ad hoc heat treatments, the main equilibrium and out-of-equilibrium microstructures were obtained. They were metallographically characterized and confirmed by XRD and XPS. The mechanical characteristics were defined by microhardness measurements Vickers.