C è una correlazione tra infragilimento da idrogeno, cementazione e tensioni residue?

Cementazione vs. Nitrurazione: una sfida ancora aperta? C è una correlazione tra infragilimento da idrogeno, cementazione e tensioni residue? Andrea Zanotti Ramona Sola - Gruppo Proterm, Calderara di Reno - Università di Modena e Reggio Emilia, Modena Trattamenti Termici e Metallografia della Associazione Italiana di Metallurgia 15 novembre 2012 1

Introduzione Il degradarsi delle caratteristiche meccaniche di un componente meccanico e la sua possibile rottura in esercizio, possono avere delle pesanti ricadute sulla sicurezza di macchine e organi meccanici in genere. Tale degrado, se generato da un fenomeno difficile da individuare e quindi controllare, quale l infragilimento da idrogeno che può nascere, a volte nell ambiente di lavoro del componente, ma molto più spesso da fenomeni che avvengono durante le varie fasi produttive, queste devono essere prese in considerazione al fine di individuarne i punti deboli e limitarne l influenza e quindi i possibili danni. Nello specifico, il caso preso in esame evidenzia una frattura da fragilità da idrogeno che, dall analisi effettuata, si può ricondurne l origine alla fase del TT di cementazione. Lo studio effettuato prevede di confrontare due diversi cicli termici di cementazione e tempra, su due diversi tipi di acciaio da cementazione, verificando l eventuale incremento di ppm di Idrogeno rispetto al materiale prima del TT, la verifica dopo una successiva tempra in pressa, per il con le contenimento delle deformazioni, e la ricerca di un eventuale correlazione in queste fasi con le tensioni residue. Ciò al fine di valutare un metodo di indagine o misura per controllare il fenomeno. 2

DESCRIZIONE DI UN CASO DI ROTTURA Durante il montaggio di un cuscinetto si è verificata una rottura, con il distacco di un frammento del bordo superiore dell anello interno (v. figure 1 e 2). La superficie di frattura (v. figura 3 ) appare fine e vellutata e presenta una linea di distacco con origine da un inclusione. foto 1 foto 2 3

ESAMI La superficie di frattura analizzata al SEM, con metodo Electron Scan, mostra chiaramente l inclusione in cui la parte scura evidenzia gli elementi più leggeri (come massa atomica) che si possono ritenere inclusioni di alluminio. Da questa analisi si evidenzia inoltre un misto di andamento trans cristallino e intercristallino. Questo può essere spiegato dal fatto che la cricca è avvenuta nell interfaccia tra la zona a cuore bainitica e lo strato cementato esterno. Le figura 5 e 6 mostrano una zona con infragilimento da idrogeno. L analisi chimica dell acciaio utilizzato risulta conforme a quanto dichiarato.la struttura, analizzata al microscopio ottico, mostra in superficie martensite fine e a cuore una struttura martensitica-bainitica.l andamento della profondità efficace di cementazione è conforme alle specifiche (2 mm), ha andamento regolare con zona di transizione e non interessa tutta la sezione del bordo che presenta pertanto un cuore tenace. 4

figura 3 figura 4 figura 5 figura 6 5

COMMENTO e CONCLUSIONI Le analisi effettuate hanno dimostrato che l anello rispetta le caratteristiche richieste intermini di composizione chimica, trattamento termico, strutture metallografiche, profondità di cementazione e livello inclusionale dell acciaio. Si può ipotizzare che l inclusione di alluminio, vista sulla superficie di frattura porta ad un infragilimento localizzato da idrogeno. La sorgente di tale idrogeno si ritiene possa essere il trattamento termico, nella fase di cementazione, in cui la dissociazione di CH4 può produrre idrogeno allo stato nascente. L inclusione di alluminio può assorbire idrogeno favorendo così la possibilità di ricomporsi in idrogeno molecolare. 6

IL FENOMENO DI INFRAGILIMENTO DA IDROGENO Da quanto sopra descritto, appare evidente che il danneggiamento da idrogeno è un fenomeno complesso che si produce con morfologie differenti, in differenti fasi della costruzione di un componente meccanico e con meccanismi non sempre chiari e molto spesso tra loro concorrenti. Talvolta le modificazioni prodotte dall idrogeno sono reversibili, ma molto spesso sono irreversibili. Ciò premesso, anche i metodi di protezione e prevenzione potranno variare da caso a caso, comunque ispirandosi sempre a una duplice linea di condotta: - evitare la presenza di idrogeno atomico in superficie, - usare materiali per la costruzione di componenti che risultino scarsamente influenzabili dalla presenza di idrogeno. La penetrazione dell idrogeno nell acciaio può avvenire sia in fase di produzione che in fase che in vita durante l uso, quando il materiale entra in contatto con idrogeno atomico o molecolare. In particolare può manifestarsi durante la colata dell acciaio, durante i processi elettrochimici di trattamenti superficiali di protezione, a seguito di fenomeni di corrosione, ma anche durante qualsiasi processo di riscaldamento e mantenimento a temperatura in ambienti con atmosfere particolari come, ad esempio, durante i trattamenti termici-termochimici o la saldatura. Si può quindi affermare che esistono due tipologie di fenomeni: infragilimento da idrogeno interno al componente che si verifica durante la fusione dell acciaio, e infragilimento da idrogeno proveniente dall ambiente con cui il componente entra in contatto e che entra nel metallo, allo stato solido. 7

La solubilità dell idrogeno nella matrice ferrosa aumenta all aumentare della temperatura, sia allo stato solido che allo stato liquido e questo comporta che ad alte temperature l acciaio ha maggiore permeabilità nei confronti dell idrogeno che a sua volta ha una maggiore solubilità nella struttura (V. figura 7) Figura 7 8

ASSORBIMENTO DI IDROGENO DURANTE I TRATTAMENTI TERMICI In tutti i meccanismi di infragilimento da idrogeno, ci interessa verificare quale influenza può avere il trattamento termico di cementazione e tempra e nello specifico anche di una successiva tempra in pressa. E evidente, dalle considerazioni fatte in precedenza, che durante i trattamenti termici l incremento della temperatura e la presenza di atmosfere nelle quali si abbia la generazione di idrogeno può promuoverne la penetrazione. Durante la fase di austenitizzazione, per esempio, ci si trova in una condizione tale per cui l idrogeno ha elevata solubilità nella matrice Fe-γ (Figura 7) e inoltre la dissoluzione dei carburi determina un incremento del contenuto di C favorendo la penetrazione dell idrogeno. Nel rapido raffreddamento che caratterizza la tempra, invece, la brusca diminuzione della temperatura riduce la solubilità dell idrogeno ma contemporaneamente ne rallenta la diffusione. Di conseguenza l idrogeno rimane bloccato all interno della struttura perché non può diffondere verso l ambiente esterno. Pertanto si può ritenere che durante il trattamento di cementazione si può avere assorbimento di idrogeno se nell atmosfera di trattamento è presente una pressione d idrogeno. 9

MISURA DELLE TENSIONI RESIDUE MEDIANTE DIFFRAZIONE AI RAGGI X La diffrattometria a raggi X è una tecnica utilizzata per la misura degli sforzi residui nei materiali metallici. Se applicata alla superficie di un elemento rotto può divenire uno strumento di indagine frattografica, mettendo in relazione i risultati delle misure ottenute con le condizioni di carico che hanno indotto il cedimento. Le tensioni residue sono tensioni presenti nel materiale in assenza di sforzi applicati dall esterno. Esse sono indotte dai processi di produzione dei componenti meccanici e sono dovute a deformazioni plastiche non omogenee del materiale,causate dall applicazione di un carico, da gradienti non uniformi di temperatura, dilatazioni o contrazioni termiche e, infine variazioni di volume,reazioni chimiche e trasformazioni di fase. Gli stress residui possono essere generati da cause di natura meccanica, in seguito a deformazioni plastiche non omogenee, termica in seguito a operazioni di riscaldamento o raffreddamento non uniformi e a causa di differenze nei coefficienti di espansione termica delle fasi. 10

Trattamenti termochimici superficiali possono indurre la formazione di gradienti di stress nello strato superficiale: ad esempio, nei componenti cementati studiati in questo lavoro, si è osservata sperimentalmente la presenza di stress trattivi in superficie i quali, si ipotizza, scendendo in profondità nello strato cementato, divengano negativi e raggiungano il valore massimo compressivo al di sotto del primo strato corticale. L utilizzo della diffrattometria a raggi X viene solitamente applicata a studi di rotture, dove l analisi delle superfici di frattura presenta una variabile importante e non sempre nota che sono le condizioni di lavoro. In questo studio si vuole utilizzare questa tecnica per verificare se le condizioni tensionali, generate dalla presenza di idrogeno all interno di un componente meccanico, possono essere misurate. Ciò permetterebbe di valutare per confronto sia la presenza dell idrogeno stesso che lo stato tensionale che esso produce, prima dell utilizzo del componente e quindi dell introduzione della variabile condizioni di lavoro. 11

MATERIALI E TRATTAMENTI Gli acciai oggetto di questo lavoro sono due tipici acciai da cementazione: AISI 8219 AISI 4319 Entrambi sono acciai da cementazione, debolmente legati con Ni, Cr e Mo,solitamente utilizzati per garantire l ottenimento di buone proprietà meccaniche sia in superficie che a cuore a seguito della tempra. Con riferimento agli elementi principali si hanno le seguenti analisi chimiche: C Mn Si Cr Ni Mo 8219 0,189 1,318 0,2656 0,681 0,251 0,105 4319 0,211 0,759 0,2598 0,570 1,654 0,261 Tabella 1 - Composizioni chimiche 12

TRATTAMENTI TERMOCHIMICI E TERMICI Ciascuno degli acciai, AISI 8219 e 4319, è stato sottoposto a due diversi cicli termici di carbocementazione che portano all ottenimento di profondità di cementazioni confrontabili. Dal punto di vista pratico i provini sono stati introdotti all interno dei forni insieme a cariche di componenti meccanici che entreranno in esercizio. I cicli termici oggetto di questo lavoro sono infatti reali pratiche operative industriali: uno, denominato standard (acronimo STD) è un comune ciclo termico di cementazione usualmente praticato, l altro, denominato speciale (acronimo SPC), è un ciclo termico che prevede fasi intermedie introdotte allo scopo di contenere il contenuto di idrogeno dell acciaio. Di seguito si specificano le condizioni dei due cicli denominati ciclo standard e ciclo speciale. 13

CICLO TERMICO STANDARD (STD) (v. figura 8) Il ciclo standard è un classico ciclo di cementazione in forno continuo i cui stadi sono i seguenti: - pre-riscaldamento fino a circa 900 C; - cementazione a 925 C per circa 19h; - diffusione a 810 C per 2h; - tempra diretta in olio a 810 C; - rinvenimento di distensione a 160 C (seguito da un aumento di temperatura fino a 180 C e permanenza per 3h. Cementazione e tempra diretta hanno una durata totale di 22 ore a cui seguono circa 3 ore di rinvenimento. Figura 8- Ciclo termico standard Nel ciclo termico standard il potenziale di carbonio in cementazione viene tenuto a 1,1% per circa 8ore poi viene ridotto a 1% per circa 11ore. Nella successiva fase di diffusione il potenziale di carbonio è controllato a valori intorno a 0,70%. Il ciclo STD porta ad una profondità di cementazione di 1,8 2,0mm. 14

CICLO TERMICO SPECIALE (SPC) (v. figura 9) Il ciclo speciale, eseguito in forno monocamera, è un ciclo sviluppato allo scopo di limitare la diffusione dell idrogeno all interno della struttura del materiale mediante l introduzione di parametri diversi, e contemporaneamente contenere le deformazioni indotte dal ciclo termico con la tempra in pressa. Il ciclo prevede i seguenti stadi rappresentati graficamente in Figura 9 - pre-riscaldamento fino a 880 C - cementazione a 960 C per 14h; - decremento della temperatura fino a 890 ; - tempra diretta in olio a 890 C; - rinvenimento a 350 C per circa 2h (entro 4 ore dalla tempra); - riscaldamento fino a 840 C per circa 1h30min (in forno a rulli); - tempra in stampo in olio da 840 C; - rinvenimento di distensione a 180 C per 2h. 15

Il ciclo SPC così strutturato porta ad una profondità di cementazione tra 1,8 2,2 mm. Figura 9- Ciclo termico speciale I due cicli proposti differiscono per: - temperatura di cementazione: 925 C per il ciclo STD e 960 C per il ciclo speciale; - tempo di cementazione che passa dalle 19h del ciclo STD alle 14h di quello speciale; - potenziali di carbonio: intorno a 1 1.2 % per il ciclo STD e 1,1-1,4 %per il ciclo SPC; - temperatura di tempra: 810 C per ciclo STD e 890 C per il ciclo speciale; - presenza nel ciclo SPC di uno step intermedio di ricottura/rinvenimento seguito da un riscaldamento e una seconda tempra. Le temperature e i tempi di rinvenimento di distensione e della fase di diffusione, così come le profondità di cementazione, sono analoghi per i due cicli. 16

Provini realizzati I provini, per l analisi metallografica e la misura delle tensioni residue, sono stati ricavati da barre ricotte di acciaio AISI 8219 e AISI 4319 mediante taglio e successiva spianatura per rendere le superfici planari e tutte con stesso grado di finitura. Sono stati realizzati 12 provini a forma di disco con diametro di 8cm e spessore di circa 2cm per ciascun acciaio, dei quali 5 hanno subito il trattamento standard e 5 speciale. Il sesto provino è stato tagliato e una metà ha seguito il ciclo SPC l altra quello STD ed è stato sottoposto alla tipica caratterizzazione metallografica. Con riferimento al ciclo speciale si è deciso di condurre le analisi oggetto del lavoro anche ad uno step intermedio, prima quindi della seconda tempra. In questo caso 3 dei 5 provini ciclo SPC sono stati separati e hanno completato il ciclo. Infine, 3 provini per ciascun ciclo completo sono stati sottoposti a pallinatura di pulizia. Nell immagine seguente si mostra il percorso seguito dai campioni di ciascun acciaio sottoposti ai due diversi cicli. 17

5 + 5 Ciclo STD - Analisi metallografica - Diffraz. Raggi X - H2 Pallinatura - Diffraz. Raggi X AISI 8219 AISI 4319 5 + 5 Ciclo SPC Intermedio - Analisi metallografica - Diffraz. Raggi X - H2 Tempra in Pressa - Analisi metallografica - Diffraz. Raggi X - H2 Pallinatura - Diffraz. Raggi X Insieme ai provini a forma di disco, nei forni per il ciclo termico,sono stati introdotti anche dei campioni dei due materiali in forma di piccoli frammenti allo scopo di utilizzarli per le successive analisi del contenuto di idrogeno. I campioni sono stati ricavati da fette sottili delle stesse barre ricotte, ricavando dei piccoli frammenti che, posizionati in appositi contenitori di rete, hanno seguito gli altri campioni nei due cicli sopra descritti. 18

STRUMENTI E PROVE I campioni non trattati e dopo TT sono stati sottoposti alle seguenti prove: - analisi chimica; - analisi del contenuto di idrogeno; - analisi della microstruttura e caratteristiche metallutgiche con microscopia ottica; - analisi delle tensioni residue superficiali per diffrazione a raggi X. Riportiamo qui solo una rapida descrizione dei due esami che caratterizzano il presente lavoro. ANALISI DEL CONTENUTO DI IDROGENO L analisi del contenuto di idrogeno è stata fatta, in parte, presso l Acciaieria di Rubiera utilizzando un analizzatore LECO TCH600 e presso Tec Eurolab utilizzando lo strumento Leco RH402. Questi strumenti misurano il contenuto di azoto, ossigeno e idrogeno sfruttando il principio della fusione in gas inerte. Si sono utilizzati campioni del peso di 1 grammo circa, al fine di permetterne la completa fusione, in quanto il principio di funzionamento è appunto la fusione del campione in gas inerte per rilevare, utilizzando detector termo-conduttivi, la differenza tra la conducibilità termica del gas di trasporto (tipicamente argon per le misure di idrogeno) e il gas da analizzare. 19

MISURE SPERIMENTALI AI RAGGI X La diffrazione a raggi X dei provini per individuare le fasi presenti è stata condotta direttamente sui campioni utilizzando il diffrattometro (X Pert Pro PANalytical), presso l Università di MO e RE La misura delle tensioni residue è stata condotta utilizzando lo strumento Stress_X costruito da GNR con relativo software di analisi SAX recentemente installato presso la Proterm (v. figura 10) Questo strumento permette di fare misure direttamente sui pezzi meccanici, anche particolarmente ingombranti. Le caratteristiche dello strumento sono: Radiazione Cromo Generatore di raggi X Potenza massima 300W Voltaggio massimo 30kV Corrente massima 10mA Goniometro Range Angolare 2ϑ 110 156 Kα1 1,54Å Voltaggio 40kV Corrente 40mA Filtro Ni Profondità di penetrazione 10-20μm tempo di acquisizione 10 min Figura 10 Le parti costitutive dello strumento sono il generatore di raggi X, il tubo a raggi X e un robot antropomorfo a 6 assi il cui braccio termina con il collimatore dei raggi X. 20

Figura 11. Esempio del grafico di lettura di 7 punti (angoli) che evidenziano uno stato di trazione. Figura 12. Spettro di diffrazione in presenza di trazione che riporta la lettura dei 7 angoli di misura. 21

RISULTATI METALLURGICI DOPO TRATTAMENTO TERMICO (TT) In figura 13 sono riportate le strutture metallografiche prima del TT 8219 4319 CARBONIO SUPERFICIALE (%) Ciclo STANDARD 0.78 0.74 Ciclo SPECIALE 0.91 0.82 AUSTENITE RESIDUA(%) (v. figura 14 a e b) STD 20-25 20-23 SPC 15-20 25-30 PROF. EFF. CMT(mm) (v. figura 15 a e b) STD 1,78 1,84 SPC 2,04 2,27 22

Figura 13 Stato ricotto Figura 14 Ciclo STD Figura 15 Ciclo SPC completo 23

Figura 16 Figura 17 24

VALUTAZIONE DEL CONTENUTO DI IDROGENO Parte di questo lavoro nasce dall esigenza di valutare come la variazione delle condizioni di trattamento, in termini di tempi, temperature e step eseguiti, influenzano il contenuto di idrogeno. L analisi del contenuto di idrogeno, condotta presso l Acciaieria di Rubiera, è stata fatta su frammenti dei due acciai allo stato ricotto (v. figura 18), dopo ciclo standard, allo step intermedio del ciclo speciale e dopo ciclo speciale completo. Dopo i trattamenti, per impedire ulteriori trasformazioni, i frammenti sono stati collocati in azoto liquido e lasciati nel contenitore fino al momento dell analisi. Figura 18 25

Tabella 2 La tabella seguenti riporta i valori del contenuto di idrogeno in parti per milione e il peso del relativo campione per gli acciai 8219 e 4319 non trattati accompagnati da valore medio. Campioni non trattati 4319 8219 Massa Idrogeno ppm Massa Idrogeno ppm 0,8110 1,6 0,2530 3,4 0,7030 3,2 0,4710 2,7 0,5740 3,3 0,6060 2,9 Valore medio 2,7 3,0 La tabella 2 mette in evidenza che entrambi gli acciai di partenza allo stato non trattato contengono circa 3ppm di idrogeno. 26

Da valutare che tali tipi di acciaio vengono richiesti dall utilizzatore con un contenuto di Idrogeno controllato (max 4 ppm). L analisi dei ppm di H2 riportati in analisi di colata, delle acciaierie, prelevati da normale produzione, senza tipo di richiesta specifico, presentano valori molto contenuti compresi fra 1 e 2 ppm (vedi analisi allegate) Su tale aspetto sarebbe opportuno approfondire qual è il metodo di misura e di attendibilità attribuita a questo valore nei certificati rilasciati agli utilizzatori 27

Campioni dopo ciclo standard 4319 8219 Massa Idrogeno ppm Massa Idrogeno ppm 0,4150 8,7 0,4520 13,2 0,5200 5,3 0,3030 10,1 0,3360 5,3 0,3920 10,2 Valore medio 6,4 11,2 Si evidenzia pertanto che dopo ciclo standard il campione 8319 contiene circa il doppio di idrogeno rispetto al 4319. 28

Ciclo speciale step intermedio (Tabella 4) Campioni dopo ciclo 4319 8219 speciale intermedio Massa Idrogeno ppm Massa Idrogeno ppm 0,3670 1,6 0,4050 1,4 0,2880 2,1 0,5120 1,2 0,2550 2,2 0,4790 1,9 Valore medio 2,0 1,5 Si ricorda che per step intermedio si intende quello dopo cementazione, prima tempra e Ricottura/rinvenimento. Nella tabella 4 si riportano i valori del contenuto di idrogeno che risulta minore o uguale alle due parti per milione sia per l acciaio 8219 che per il 4319. Ciclo speciale completo (Tabella 5) Dopo tempra in Pressa e rinvenimento finale Campioni dopo ciclo speciale completo 4319 8219 Massa Idrogeno ppm Massa Idrogeno ppm 0,3530 3,6 0,2980 1,2 0,1940 2,6 0,1730 3,5 0,4130 4,2 0,1560 2,7 Valore medio 3,5 2,5 29

Confronto tra i contenuti di idrogeno (Tabella 6). Nella tabella successiva si riportano i valori medi mostrati nelle tabelle precedenti al fine di fare un confronto tra gli effetti dei due diversi cicli di trattamento. 8219 4319 H2 ppm Dev. standard H2 ppm Dev.standard Ricotto Ciclo standard Ciclo speciale intermedio Ciclo speciale completo 3,2 0,4 2,7 1,0 11,4 1,5 6,4 2,0 1,5 0,4 2,0 0,3 2,5 1,2 3,5 0,8 30

Dalla Tabella 6 si può osservare che dopo ciclo standard il contenuto di idrogeno è aumentato in modo significativo rispetto al ricotto: raddoppia nel caso del 4319 e diviene quasi il quadruplo per l 8219. Questo porta ad affermare che durante le fasi di cementazione, tempra e rinvenimento normale nelle condizioni caratteristiche del ciclo standard, nella microstruttura penetra idrogeno. Se si confrontano i due TT emerge che il ciclo speciale consente di mantenere il contenuto di idrogeno a valori ragionevolmente bassi, mentre un ciclo del tipo standard comporta contenuti non trascurabili di idrogeno. In conclusione si può affermare che il ciclo speciale effettivamente è in grado di limitare la penetrazione dell idrogeno durante il ciclo di trattamento; durante il ciclo standard invece, la diffusione di idrogeno all interno della microstruttura dell acciaio è evidente. 31

Un altra indagine sull influenza dei cicli termici sulla fragilità da idrogeno è stata fatta, sempre su pezzi cementati e temprati in pressa, per la verifica dell incidenza della fase di rinvenimento. MEDIA 1,98 < 1 < 1 1,78 1,3 Tabella 7 Da queste analisi si evidenzia che il contenuto di Idrogeno dopo l intero processo di cementazione con ciclo speciale e successiva tempra in pressa, è inferiore a 2ppm. Inoltre il rinvenimento finale dopo la tempra in pressa non incide in modo determinante (1,78 ppm senza rinvenimento, 1,3 ppm con rinvenimento) 32

Non trattato Ciclo standard Ciclo standard pallinato Ciclo speciale intermedio TENSIONI RESIDUE 8219 σ (MPa) 4319 σ (MPa) Centro -161-124 Bordo -216-183 Centro 133 109 Bordo -229-186 Centro -596-627 Bordo -556-666 Centro -43-56 Bordo -74-83 MISURA DELLE TENSIONI RESIDUE Valutazione dell effetto di cicli di trattamento diverso. Di tutti i valori mostrati nelle tabelle precedenti, inerenti alle misure al centro e al bordo, si è calcolato un ulteriore valore medio. I risultati a parità da acciaio per trattamenti diversi sono riportati nella tabella 8. Ciclo speciale completo Ciclo speciale pallinato Tabella 8 Centro +113 +141 Bordo -120-106 Centro -518-544 Bordo -515-589 centro bordo 33

I risultati delle misure effettuate portano alla seguenti considerazioni: - Non ci sono differenze sostanziali tra i due tipi di acciaio utilizzati. - I valori tra centro e bordo del provino evidenziano una differenza, ripetibile su tutti i provini, presumibilmente data dal fatto che sul bordo si creano tensioni residue diverse per l incrociarsi dello strato cementato delle 2 due superfici. -il ciclo di rinvenimento/ricottura intermedio praticamente annulla tutte le tensioni residue, sia al centro che al bordo. - Stesso ragionamento per la pallinatura che elimina l effetto di tutte le altre fasi e mette in compressione,allo stesso modo sia bordo che centro del provino, uniformando pertanto tutte le tensioni e diversità dei due trattamenti. -Il ciclo standard, come il ciclo speciale completo, mettono in evidenza stati con valori simili di trazione al centro e compressione ai bordi con valori relativamente più bassi per il ciclo speciale, presumibilmente dovuti alla fase intermedia di rinvenimento. Questo anche perché, come mostrato nelle micrografie, lo stato superficiale interessato dalla misura è analogo per i due trattamenti. 34

CONCLUSIONI Le conclusioni del lavoro svolto sono le seguenti: 1. Entrambi gli acciai hanno una microstruttura allo stato ricotto bandosa e con inclusioni; tuttavia l austenitizzazione condotta durante i cicli di trattamento maschera completamente l effetto della microstruttura iniziale 2. Le microstrutture dopo trattamento termico sono, per entrambi gli acciai e per entrambi i Trattamenti, del tutto confrontabili; emerge che il ciclo speciale induce una microstruttura più fine. 3. Con riferimento al contenuto di idrogeno dopo trattamento termochimico, è emerso che il ciclo speciale effettivamente limita la penetrazione dell idrogeno nella microstruttura. Dopo ciclo speciale completo, il contenuto di idrogeno per entrambi gli acciai è prossimo a 3 ppm rispetto a valori di 6ppm del 4319 e 11,4ppm dell 8219 dopo ciclo standard. Questo permette di affermare che, laddove sia necessario limitare la presenza di idrogeno nei componenti meccanici, il ciclo speciale è da preferirsi. 4. Dall analisi delle tensioni residue, facendo considerazioni di tipo qualitativo, si può affermare che la scelta di un ciclo piuttosto che l altro non ha effetti significativi. In entrambi i cicli e per entrambi gli acciai, le tensioni dopo ciclo completo risultano lievemente trattive e del tutto confrontabili. L analisi delle tensioni residue e dei diffrattogrammi effettuati non rilevano, almeno per valori contenuti come quelli analizzati in questo lavoro, l incidenza del dei ppm di Idrogeno sulle tensioni residue del materiale. 5. La pallinatura induce uno stato tensionale compressivo significativo e tende ad uniformare i valori di tensione residua. 6. Dall analisi dei diffrattogrammi a raggi X emerge che dopo ciclo completo sulla superficie dei campioni è sempre presente uno strato ricco di ossidi (Fe3O4 e Fe2O3); dopo ciclo speciale il contenuto è superiore. L acciaio 4319 mostra una maggiore sensibilità all ossidazione rispetto all 8219 a parità di ciclo di trattamento. La pallinatura condotta dopo i trattamenti termochimici tende a rimuovere lo strato di ossidi. 35