La cementazione dell’acciaio

Innanzitutto andiamo a definire quali sono gli acciai da cementazione: sono quelli a bassa
concentrazione di carbonio (solitamente inferiore allo 0.2%) chiamati così in quanto
destinati ad un processo termico di cementazione, allo scopo di riorganizzare gli atomi di
carbonio lungo la superficie dei metalli, in modo di conferirgli una elevata durezza e una
spiccata resistenza all'usura.

Principali tipologie

Andiamo ora ad elencare le principali tipologie di acciaio adatte a questo tipo di trattamento:
– 10NiCr5-4
– 14NiCrMo13
– 15NiCr13
– 16MnCrB5
– 16MnCr5
– 16MnCrS5
– 16NiCr4
– 16NiCrS4
– 17CrNi6-6
– 17NiCrMo6-4
– 17NiCrMoS6-4
– 18CrMo4
– 18CrMoS4
– 20NiCrMoS6-4
– 20NiCrMoS2
– 20NiCrMo2-2
– 18NiCr5-4
– 18CrNiMo7-6
– 20MoCr4
– 20MoCrS4
– 22CrMoS3-5
– 20MoCr4
– 20MoCrS4;
– 20MnCr5
– 20MnCrS5
– 28CrS4
– 28Cr4
In queste sigle le lettere identificano la composizione chimica ed i numeri identificano la percentuale di massa, secondo la designazione alfanumerica UNI EN 10084.
Ad esempio le tipologie di acciaio NiCrMo sono impiegate principalmente per parti di
macchine sottoposte ad usura (quali ingranaggi, semiassi di autoveicoli, ecc) che
necessitano di alte performance in durezza superficiale (62÷64 HRC), minima deformazione
alla tempra, buona tenacità e buone caratteristiche meccaniche.

Trattamenti ed utilizzi

La cementazione acciai o carbocementazione (questo il nome tecnico del trattamento termico di cementazione)
prevede l'arricchimento di carbonio sulla superficie dell'acciaio, ottenuto tramite
diffusione nella fase solida e contempla successivamente una o al massimo due tempre, questo per ottenere un parametro considerato minimo di durezza ovvero 58 HRC.
Anche gli strati di diffusione hanno dei valori da rispettare e vanno da un minimo di 0.2 millimetri ad un massimo di 4 millimetri a seconda dello scopo per cui sono creati e vengono definiti già in fase di progettazione.
I materiali per eseguire il trattamento possono trovarsi sia allo stato solido, sia allo
stato liquido e sia allo stato gassoso, ma in tutti i casi la diffusione avviene mentre si è
sulla fase gassosa, momento in cui vengono liberate particelle di carbonio sullo strato
superficiale del metallo in trattamento.
Esistono due diverse tipologie di tempra (diretta ed indiretta) a seconda del risultato che
si vuole raggiungere, infatti quella diretta (meno costosa) produce meno deformazione dei
pezzi ma quella indiretta fa raggiungere livelli di raffinatezza e diffusione maggiori
contribuendo a rendere più omogenea la struttura composta con minori presenze di differenti
strati nella struttura cementata.
Sicuramente un aspetto da tenere in considerare è che, minore è la concentrazione degli
elementi leganti, più difficile è controllare, in termini di durezza e di profondità di
cementazione, l'acciaio.

L'utilizzo di questi materiali è principalmente legato al campo meccanico soprattutto per
quei pezzi fortemente soggetti all'usura ovvero alberi di trasmissione, alberi di
distribuzione, ingranaggi vari, boccole, perni ecc.