Ansaldo - cementazione

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ARCHIVIO ANSALDO

Opuscoli a stampa

Titolo

Ansaldo - cementazione

Titolo originale

"Gio. Ansaldo Armstrong & C. Cenni sulla cementazione coi cementi a base di ossido di carbonio. Brevetti Ansaldo"

Tipologia

Opuscolo a stampa

Descrizione

Pubblicazione relativa al brevetto Ansaldo sulla cementazione con cemento misto a base di ossido di carbonio.

 

Data testuale

1912

Data topica

Torino (Vincenzo Bona, tipografo della Real Casa)

Consistenza

1 opuscolo (pp. numerate 26) + 1 copia in lingua francese

Stato di conservazione

Buono

Soggetto produttore

Ansaldo (1853 - ***)

Identificativo

OP.000008

Archivio, fondo o serie di appartenenza

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Temi correlati

Comparto meccanico ed elettromeccanico

Storia aziendale

contenuto

GENOVA

s TÀ AN. ITALNA GIO. ANSALDO & C°

CENNI

PUBLA- CEMENTAZIONE

COI

CEMENTI MISTI A BASE DI OSSIDO DI CARBONIO

BREVETTI ANSALDO



TORINO
VINCENZO BONA

1912









CENNI SULLA CEMENTAZIONE

COI

CEMENTI MISTI A BASE DI OSSIDO DI CARBONIO

BREVETTI ANSALDO

Te coloro che hanno avuto occasione di applicare nella pratica industriale i processi di
cementazione, sanno che la cementazione è una delle operazioni più delicate fra quelle
che si presentiufo pella tecnica delle costruzioni meccaniche.

E d'altig parto) è (prc ferrari eppoi ice} lasne) go} le ragioni
-— che nella costruzione di un grandissimo numero di organi di macchine, l'impiego di
acciai dolci o semi-duri convenientemente cementati e temprati, permette di ottenere risultati
enormemente superiori a quelli che si possono ottenere fabbricando quegli organi in acciaio
duro omogeneo (non cementato): e ciò anche quando, nel secondo caso, si adoperino gli
acciai speciali più perfetti (sempre costosissimi) che l'odierna siderurgia può fornire.

È noto che la superiorità del pezzo cementato su quello di acciaio omogeneo si ma-
nifesta, sia nella durezza superficiale e nella resistenza al consumo (e quindi nella durata),
di gran lunga superiore nel primo che nel secondo; sia nella fragilità, di gran lunga minore,
che rende il pezzo cementato molto più resistente agli urti, e, quindi, di un funzionamento
molto più sicuro.

Tutto ciò spiega come l’impiego dei pezzi cementati vada ogni giorno maggiormente
estendendosi nella tecnica delle costruzioni meccaniche, nonostante la difficoltà, l'incertezza
e l'alto costo della cementazione eseguita nelle condizioni nelle quali la si eseguisce abi-
tualmente nelle Officine meccaniche. Nè vi è dubbio che l’uso dei pezzi cementati si esten-
derebbe ancora assai maggiormente, se le operazioni di cementazione non presentassero le
difficoltà e gli inconvenienti ben noti ai tecnici.

La causa principale delle difficoltà, che si presentano nell’applicazione degli ordinari
processi di cementazione, è la mancanza quasi assoluta di conoscenze esatte intorno al #20d0

di agire dei cementi ad Infatti, la di ottenere ioni non

mente lente, costringe a ricorrere all'uso di cementi di composizione sempre piuttosto com-
plessa (e talora complicatissima) e di funzionamento chimicamente mal definito e non deter-
minabile « a priori ». Con tali cementi bastano piccolissime variazioni delle condizioni nelle
quali si opera, per far variare profondamente i risultati ottenuti. Talchè con essi non si può
mai avere la sicurezza di ottenere risultati costanti: ed ancor meno la possibilità di stabilite
in precedenza in qual modo si debbano far variare le condizioni delle operazioni onde otte-
nere determinati risultati prestabiliti.

Gli inconvenienti più gravi dovuti a tale mancanza di conoscenze intorno al compor-
tamento chimico dei cementi ed al modo nel quale i cementi stessi debbono essere adope-
rati, sono i seguenti:

1° L'impossibilità di stabilire, per ogni tipo di acciaio adoperato, le condizioni nelle
quali bisogna operare per evitare con sicurezza di ottenere zone cementate fragili per ecces-
siva concentrazione del carbonio;

2° l'analoga impossibilità di garantirsi contro l’insufficiente durezza delle zone ce-
mentate, per deficienza della concentrazione del carbonio;

3° l'impossibilità assoluta di ottenere a volontà una determinata distribuzione del
carbonio nelle zone cementate, e, quindi, l'impossibilità di ottenere le zone cementate meglio
atte a soddisfare alle condizioni meccaniche richieste nei varî casi; 3

4° la costante incertezza sulla uniformità delle zone cementate e sulla assenza di
regioni sovrabi rate (mb di ] giopi insu, feionterpen te bprate;,

5° la Gdicoltà E qUelhi gra Golia fr Vera i pro-
cedere della cementazione, se non per mezzo delle indicazioni (notoriamente incerte ed ine-
satte) fornite dall'esame delle superficie di frattura di sbarrette di saggio (o « spie ») collocate
accanto ai pezzi da cementare, ed estratte di tanto in tanto dalle cassette di cementazione ;

6° l'impossibilità di condurre la cementazione razionalmente, in modo da eliminare
i fenomeni di liquazione nelle zone cementate; cioè in modo da evitare con sicurezza di
ottenere zone cementate sfa/dabili dopo la tempra;

7° le notevoli deformazioni dei pezzi cementati, dovute al modo col quale il calore
si propaga nelle « cassette >, che si debbono caricare fredde nei forni;

8° l'impossibilità di ottenere una buona cementazione nelle parti rientranti dei pezzi
di acciaio, costituenti cavità sottili nelle quali i cementi solidi (agenti fer corzazto) non
possono penetrare, o penetrano soltanto in piccolissima quantità;

9° l'impossibilità pratica di far « oscillare » la temperatura della cementazione, in modo

da elevare a piacere la concentrazione del carbonio nelle zone cementate;



(1) È noto che ne; rdinari processi di cementazione la sovracarburazione (caratterizzata dalla com-
parsa delle pericolosissime lamine di cementite, causa di fragilità grandissima) si verifica in modo spe-
ciale in corrispondenza degli spigoli e delle parti sporgenti dei pezzi cementati (come, ad. esempio, i denti
delle ruote dentate): cioè appunto in quelle parti che — per essere le più soggette ad urti — debbono
presentare la minima fragilità.

10° l'impossibilità di evitare con sicurezza che dopo la tempra rimangano nella zona
cementata delle lamine di cementite, la cui presenza è causa (come è noto) di pericolosis-
simi fenomeni di fragilità;

11° la difficoltà (e, molto spesso, l'impossibilità pratica) di allestire « cassette » atte a
contenere pezzi di dimensioni molto grandi, e, sopratutto, di grande lunghezza.

E molti altri inconvenienti minori.

Le cause principali del costo elevato delle cementazioni eseguite coi processi ordinari si

possono riassumere nelle seguenti :

1° il costo elevato e il grande consumo delle « cassette da cementazione ». Come è
noto, il consumo delle cassette è dovuto sopra tutto ai successivi riscaldamenti e raffredda-
menti ai quali le cassette sono sottoposte;

2° l'enorme consumo di combustibile, dovuto al fatto che per portare alla tempera-
tura « di regime » una data massa di pezzi da cementare, è necessario riscaldare alla stessa
temperatura la grande massa costituita e dal cemento e dalle cassette, le quali, per neces-
sità di carica, si debbono « preparare » a freddo. La bassa conducibilità termica dei cementi
costringe a protrarre il riscaldamento per un lungo periodo di tempo preliminare, durante il
quale la cementazione not si inizia che nelle parti periferiche delle cassette. Tale periodo
rappresenta Up jfsD consumo di combustibile, senza produrre alcun effetto utile: ed, anzi,
contribuisce at, }, depesimigito dp} gas TA a poppe ii flip sog ip He 0) della ete-
rogeneità delle zone cementate, e della deformazione dei pezzi sottoposti a alla cementazione.
Questi ultimi inconvenienti si fannò sentire in misura-tanto maggiore, quanto più grandi sono
le dimensioni dei pezzi che si cementano;

3° il costo sempre piuttosto elevato (e talora elevatissimo) del cemento: il quale di
solito può essere usato soltanto una volta; e solo raramente due o tre volte, e soltanto
mescolato a cemento nuovo;

4° l'alto costo della mano d'opera necessaria per collocare nelle cassette i pezzi, c
circondarli accuratamente col cemento in modo da garantire il necessario contatto fra questo
e quelli. — Tale costo diviene elevatissimo quando i pezzi da cementare siano di piccole

dimensioni e molto numerosi.

Tutti gli inconvenienti citati sopra — inconvenienti che soli limitano la grande esten-
sione che i processi di cementazione dovrebbero assumere nella tecnica delle costruzioni
meccaniche — si presentano per #7 i cementi adoperati fino ad oggi nell’industria. Infatti
abbiamo già veduto che quegli inconvenienti sono dovuti alla mancanza di cognizioni esatte
intorno al comportamento chimico dei cementi adoperati; e sarebbe facile dimostrare che

non vi è uno solo dei cementi adoperati fino ad oggi nell'industria, del quale sia noto con
certezza il comportamento chimico alle temperature alle quali si compie la cementazione.

Una tale dimostrazione richiederebbe molto spazio, nè è qui il luogo per svolgerla.
Basti ricordare — a semplice titolo d'esempio — che le opinioni dei varîì metallurgisti non
sono nemmeno concordi sul comportamento chimico del più semplice di tutti i cementi: il
carbone di legno puro. Infatti, alcuni competentissimi metallurgisti (come il Caron, il Guillet,
e molti altri) ritennero che l’attività carburante del carbone di legno sia dovuta esclusiva-
mente (o quasi) all’azione dei cianuri alcalini che si formerebbero dalle sue ceneri: mentre
altri, non meno competenti (per es., Margueritte, Ledebur, Charpy, ecc.....), ritennero che i
cianuri non intervengano fer #z/a nelle cementazioni prodotte col carbone di legno.

Ancora assai più discordi sono le opinioni dei metallurgisti sul comportamento chimico
dei cementi meno semplici del carbone di legno (quali le miscele di carbone e carbonato
di bario, ‘di carbone e ferrocianuro di potassio, le sostanze organiche, ecc., ecc...).

La conclusione di tutto ciò è che #uzt# i cementi in uso finora sono adoperati con
criterì puramente empirici; ed è questa la causa di tutti gli inconvenienti sopra numerati.

Ora, un gran numero di esatte ricerche scientifiche, compiute nell’ultimo quadriennio,
hanno dimostrato che l’attività carburante della maggior parte dei cementi adoperati empi-
ricamente nell'industria (e -— precisamente — di quelli appunto che dànno in pratica migliori
risultati) è dovuta (in misura enormemente preponderante) all'azione di una sostanza ben
definita chimigfmonte: ossido di carbonio (1). =

Oltre a/provaè c;f- ep e) aio perito fab} inc eissimo ©
completo, il mòdò di comportarsi chimicamente dell’ossido di carbonio nella cementazione;
indicando le leggi esatte secondo le quali bisogna far variare le condizioni nelle quali si ese-
guisce la cementazione coll’ossido di carbonio, onde ottenere — coi varî tipi di acciai —
zone cementate di una determinata profondità, nelle quali il carbonio ha una determinata
concentrazione massima e minima ed una determinata distribuzione.

Posto ciò, erano evidenti « a priori > gli enormi vantaggi pratici che si sarebbero potuti
ottenere « isolando » l'azione di questo, che, fra tutti gli agenti carburanti che intervengono
negli ordinarî processi di cementazione, è il principale, il più efficace, e quello del quale è
possibile regolare gli effetti carburanti colla massima sicurezza e precisione, e dentro i limiti
più larghi.

(1) I resoconti dettagliati di tali ricerche si trovano in una serie di Memorie pubblicate specialmente
nelle ultime annate di molte Riviste italiane e straniere. Si possono vedere, per esempio, le seguenti
Riviste: “ Gazzetta Chimica Italiana , (1908-1912); “ La Metallurgia Italiana , (1910-1912); “ La Rassegna
Mineraria , (1908-1912); “ Rendiconti della Società Chimica Italiana, (Sezione di Roma) (1908-1910); “ Atti
della R. Accademia delle Scienze di Torino , (1909-1911); “ La Revue de Métallurgie » (1909-1912); “ Le
Genie Civil; (xgr1); “ Metallurgie , (1910-1912); “ Stahl und Eisen,, (1908-1912); “ The Journal of the Iron
and Steel Institute , (1912); “The Ironmonger » (1911-1912); “ The Iron Age » (1911-1912); “ The American
Machinist , (1911-1912); ecc., ecc.



La dimostrazione scientifica rigorosa di tutte queste asserzioni non può essere certa»
mente esposta qui in breve; ma essa è stata svolta ampiamente nelle numerose Memorie
scientifiche e tecniche citate poco fa.

La pratica ha pienamente confermato le previsioni basate sui risultati delle ricerche
scientifiche: ed un lungo esercizio industriale dei processi di cementazione fondati sull'uso
dell’ossido di carbonio ha dimostrato in modo evidentissimo che #7 le cause (riassunte
brevemente poco fa) che rendono incerti ed imperfetti i risultati che si possono ottenere
cogli ordinarì processi di cementazione, e che elevano eccessivamente il costo dei prodotti
ottenuti coi processi stessi, possono essere eliminate /o/a/merte mediante l'impiego razionale
dei cementi misti a base di ossido di carbonio.

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SENOVA

Fig. 1.

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L coatta di Rand! PANI. È 1 IT mon Sal) YZ si alelto)] numerose

ricerche scientifiche già citate — ma anche dall’applicazione industriale, ormai lunga, dei
nuovi processi, fatta in officine nelle quali si cementano grandissime quantità di pezzi, di
dimensioni e forme disparatissime.

Ma, poichè la migliore conferma del valore pratico di un processo industriale è senza
dubbio la testimonianza diretta di un tecnico di competenza universalmente riconosciuta,
citiamo qui appresso il giudizio che sui processi di cementazione fondati sull'uso dell’ossido
di carbonio dà E. F. Lake: del quale è ben nota a tutti la speciale competenza in tutto
quanto riguarda i trattamenti chimici e termici degli acciai.

I due passi, qui sotto riferiti testualmente, sono tolti da un articolo pubblicato dal Lake
nel fascicolo del 4 gennaio 1912 della rivista « The Iron Age» (pag. 81-83).

Alla pag. 82 dell'articolo citato il Lake dice, fra le altre cose:

< .... carbon monoxide is far ahead of any of the solid materials in the specific direct
« carburizing effect it has upon steel. It has also proved itself to be better than any other
« gaseous material. The depth of carbonization that can be obtained in a given time is
«greater with it than with anything else that has been tried. Moreover, the percentage of
«carbon and the depth of penetration can be controlled at will by the use of this gas in
«its pure state or in combination with other elements. This is something that is very

« difficult to do with any of the other carbonizing materials, and especially with the
« solids » (1).

E alla pagina seguente (83) aggiunge le seguenti osservazioni, che spiegano meglio (ma
sempre in forma riassuntiva) alcuni dei vantaggi che i cementi a base di ossido di carbonio
permettono di ottenere:

« When carbonizing agents are based on the simple simultaneous action of carbon and
« carbon monoxide they will have a great speed of penetration in the carburized zone, great
« uniformity in the penetration of carbon in this zone, the peeling tendency will be largely
«overcome and there will be a greater possibility of predetermining the percentage and
« depth of carbon that will be obtained within a given time. The gases can be controlled
« by diluting with nitrogen, by limiting the contact of the solid carbon with the surface of
«the steel, by varying the carbonizing temperature; and absolute security can be obtained
« against the introduction into the steel of any foreign substance other than carbon. The
« surface of the carbonized pieces can be much better preserved and the necessity of grinding
«and machining them afterwards overcome, and they can be prevented from becoming
« deformed and changed in volume. A large part of this is due to the fact that the carbo-
« nizing gas can be sent into the furnace in a continuous stream than can be regulated: so
«the used gas will not exhaust until all the carbon has been used up > (2).

Volendo indicare qualche maggiore dettaglio su questo argomento, i principali vantaggi

che i procestiMixcèmentazione fondati sull'uso razionale dei_e menti misti a base di ossido

- e. da atraa Ils Li.

di carbonio presentino Golfi pai tfrgly aero deri O rissa
mere nei seguenti gruppi principali:

1° Velocità di penetrazione del carbonio molto più elevata di quella che si ottiene

(1) “Il protossido di carbonio è di gran lunga superiore a tutte le sostanze solide per l’azione carbu-
“ rante specifica diretta che esso esercita sull’acciaio. Esso si è anche dimostrato migliore di ogni altra
“ sostanza gassosa. La profondità della carburazione che può essere ottenuta in un tempo determinato, è
“ maggiore quando si usa l’ossido di carbonio che con qualunque altro dei cementi provati fino ad oggi.
“Inoltre la percentuale del carbonio e la profondità della penetrazione può essere regolata a volontà
“usando questo gas puro od in unione con altri elementi. Ciò rappresenta'un risultato ben difficile da otte-
“ nersi con qualsiasi degli altri materiali carburanti, ed in modo speciale con quelli solidi. ,

(a) “ Quando le sostanze carburanti sono fondate sulla semplice azione simultanea del carbonio e del
“ protossido ‘di carbonio, la velocità della penetrazione della zona carburata risulta molto elevata, la pene-
“ trazione del carbonio nella zona stessa risulta molto uniforme, resta efficacemente prevenuta la tendenza
“alla sfaldatura, e diventa possibile determinare preventivamente la percentuale del carbonio e la pro-
“ fondità di penetrazione che si otterranno în un dato tempo. L’azione dei gas può essere regolata diluen-
“ doli con azoto, limitando il contatto del carbonio solido’ colla superficie dell’acciaio, ovvero facendo
“variare la temperatura di cementazione; e si ha la sicurezza assoluta che nessuna sostanza estranea +
“all'infuori del carbonio — può penetrare nell’acciaio. La superficie dei pezzi cementati può essere pro
“tetta molto meglio, evitando la necessità di rettificarli o lavorarli ulteriormente all’utensile, dopo la cemen-
“tazione: inoltre risultano eliminate le deformazioni e le variazioni di volume dei pezzi cementati. Una
“ gran parte di questi risultati è dovuta al fatto che il gas carburante giunge nel forno în una corrente
“ continua che si può regolare: così che il gas adoperato non si esaurisce fino a che tutto il carbonio non
“si sia consumato. y :

con tutti gli altri cementi attualmente in uso nell'industria. Così, ad esempio, operando ad
una temperatura sufficientemente elevata, ma sempre tale da non nuocere menomamente alle
qualità meccaniche degli acciai sottoposti al trattamento, si possono facilmente ottenere zone
cementate dello spessore di 3 a 4 mm. cementando soltanto per due o tre ore.



La rapidità della cementazione è poi resa in pratica di gran lunga maggiore in con-
fronto a quella che si può ottenere cogli altri processi, per il fatto che adoperando i cementi
misti a base di ossido di carbonio si può colla massima facilità operare caricando tanto il
cemento che i pezzi da cementare già riscaldati alla temperatura di regime per la cementa-
zione: resta in tal modo evitato il lungo periodo di riscaldamento che negli altri processi è
necessario per elevare la temperatura di tutta la massa del cemento al valore richiesto perchè
la cementazione si inizî.

La rapidità della cementazione, pur non avendo in fondo una importanza essenziale,
rappresenta però una fortissima economia nel costo della cementazione. Inoltre tale rapidità
presenta il vantaggio di eliminare tutti i dannosi effetti che un riscaldamento prolungato



produce sulle proprietà meccaniche dell'acciaio. Ed è ben noto che tali effetti dannosi si
fanno sentire — spesso con grandissima intensità — negli ordinarî processi di cementazione:
e sopra tutto quando si cementano con tali processi i comuni acciai al carbonio.

2° Massima uniformità nella distribuzione del carbonio in tutto lo spessore della zona

cementata, nella quale le variazioni della concentrazione del carbonio avvengono in modo

straordinariamente uniforme e continuo: In tal modo resta eliminata la causa principale che
5 È 7



dà luogo ai pericoli i di sfald: nei pezzi i.e temprati che,
come è noto, sono appunto dovuti alle brusche variazioni della concentrazione del. carbonio
nelle zone cementate.
Il fatto risulta evidentissimo se si confrontano le due micrografie riprodotte nelle fig. 3
e 4. La prima di tali micrografie (ingrandimento 70 diametri: attacco alla soluzione alcoo-
lica di acido picrico) riproduce la struttura di una zona cementata ottenuta operando con
ossido di carbonio diluito con aria in presenza di carbone puro: mentre la seconda (stesso
attacco e stesso ingrandimento) riproduce la struttura di una zona cementata ottenuta ado-
perando uno dei soliti cementi a base di sostanze organiche. Il confronto delle due figure
mette subito in evidenza l'omogeneità di struttura e la continuità delle variazioni della concen-
trazione del carbonio, di gran lunga superiore nella prima che nella seconda. Non è possibile,
naturalmente, svolgere qui la spiegazione delle cause e delle conseguenze di questo fatto; tali
spiegazioni potranno trovarsi largamente sviluppate nelle Memorie citate precedentemente.
3° Possibilità di regolare la concentrazione del carbonio delle zone cementate entro
limiti larghissimi: tanto da potersi ottenere zone profonde molti millimetri nelle quali la con-
centrazione del carbonio non raggiunge in nessun punto valori superiori al 0,6%; e zone
nelle quali invece la concentrazione del carbonio può raggiungere anche il 2 °/. È facile
condurre la cementazione in modo da ottenere con sicurezza qualunque concentrazione inter-
media fra questi limiti estremi: così da ottenere prodotti nei quali, dopo la tempra, la
durezza supeti fetale, abbie/un valore ben determinato cho=pi SEIIRIE, fra quello
ddi

corrispondente‘ Sr eZ RI ir de Janda @

un acciaio ad altissimo tenore di carbonio.

‘a vitreo di

Ciò permette di evitare tutti i pericolosi fenomeni di fragilità dovuti alla sovracarbura-
zione e alla comparsa delle lamine di cementite: fenomeni che — come è ben noto (v. la
nota (1) alla pag. 4) — si manifestano, sempre nei pezzi cementati coi processi noti finora,
appunto nelle parti sporgenti, per le quali sono più pericolosi.

Coi nuovi processi, invece,..anche nelle parti più sottili, più sporgenti e più acute dei
pezzi cementati, è facile la i del boni nei limiti
voluti per evitare la fragilità e la comparsa delle lamine di cementite.

I mezzi semplicissimi mediante i quali si possono ottenere questi risultati sono in parte
indicati nelle Memorie citate prima: ma naturalmente sarebbe vano cercare anche in quelle
Memorie i metodi. per l'esecuzione pratica, semplice e sicura di tali procedimenti: metodi
che per ragioni facili a comprendersi non sono pubblicati, ma devono essere comunicati
volta per volta a chi voglia iniziare l'applicazione dei processi di cementazione fondati sul-
l’uso razionale dei cementi misti.

4° Possibilità di stabilire preventivamente con assoluta certezza i risultati che si otter-
ranno con una determinata qualità di acciaio: così da rendere inutile l’impiego dei noti
mezzi di controllo sempre imperfettissimi, ai quali è necessario ricorrere quando si esegui-

Sho

scano le cementazioni nelle ordinarie cassette e con soli cementi solidi: quali seno le sbar-
rette di prova, le provette di controllo,..... ecc., ecc.
5° Uso continuo dello stesso cemento, il quale non diventa mai meno attivo, e del



Fig. 3 Fig 4.

ui

quale non si consuma se non la quantità del carbonio che è utilizzata direttamente per car-
burare l'acciaio. — Il fatto che il cemento misto a base di ossido di carbonio non perde
mai della sua efficacia, per quanto si prolunghi la sua azione, fa sì che si possano facilmente
ottenere con esso cementazioni di grandissima profondità in un tempo che — in rapporto
con quello necessario per ottenere le stesse cementazioni con uno dei soliti cementi che si
esauriscono coll’uso — va rapidissimamente diminuendo col crescere della profondità della
cementazione. Questo fatto ha per conseguenza che la superiorità del cemento misto, su tutti
gli altri cementi, diventa sempre più grande a mano a mano che cresce la profondità delle
cementazioni che si vogliono ottenere.



6° Sicurezza assoluta che durante la cementazione non si introduce nell’acciaio nessuna
sostanza estranea all’infuori del carbonio. Questo fatto che, come è noto, non si verifica
colla maggior parte degli altri cementi, garantisce l'assoluta purezza del prodotto ottenuto.

Per questa ragione i nuovi processi forniscono risultati straordinariamente buoni anche
nella cementazione totale dei ferri puri, per la fabbricazione degli acciai finissimi fusi al
crogiuolo: fabbricazione nella quale — come è noto — la purezza assoluta del prodotto è la
condizione essenziale.

7° Facilità di mantenere assolutamente inalterata la superficie dell'acciaio dopo la
cementazione,

8° Deformazione minima dei pezzi sottoposti alla cementazione, e variazione di volume
quasi nulla. Inoltre, le piccole variazioni di volume, ptodotte dalla cementazione, possono
essere prevedyfeson Assojuta precisione. Tale possibilità pot importantissima tutte le volte che
si debbano Er. fp pe) pre) PI IPP) come è
il caso quandossì” ‘cementino ruote dentate, calibri, stantuffi,..

A titolo di esempio si può citare il fatto che in una « campagna » di molti mesi, du-
rante la quale furono cementati moltissimi stantuffi per locomotive, le deformazioni di questi,
dopo cementazione e tempra, non superarono mai un decimo di millimetro, anche pei dia-
metri massimi (950 mm.).

9° Uniformità completa della cementazione su tutta la superficie dei pezzi cementati :
e ciò indipendentemente dalla forma e dalle dimensioni dei pezzi stessi, e dal fatto che le
superficie dei pezzi presentino tratti più o meno sporgenti o rientranti. Ciò è dovuto al fatto
che l’agente attivo della cementazione è il gas in equilibrio col carbonio: cosicchè l'azione
carburante si esercita attivamente anche in quelle parti dei pezzi di acciaio, colle quali il
carbone solido non può giungere in contatto, ma ne rimane ancora ad una notevole distanza.

Il fatto risulta evidente, ad esempio, nei pezzi riprodotti nella fig. 5. Sulla superficie di
frattura della ruota dentata riprodotta in tale figura si vede chiaramente che la cementa-
zione ha avuto luogo in modo perfettamente uniforme lungo tutta la superficie della ruota
stessa. È a notarsi che — come è ben noto — una ruota come quella riprodotta nella
figura 5 non dovrebbe essere Il : la ruota riprod fu su
tutta la sua superficie soltanto per far vedere con un esempio la possibilità di raggiungere,
anche nelle peggiori condizioni, il risultato sopra accennato.



a

sido di carbonio permette di



Segue da ciò, che l’uso dei cementi misti a base di os
sicurezza la comparsa delle « placche » non cementate, ovvero



evitare sempre con piena
poco 0 troppo cementate, che compaiono così frequentemente sulla superficie dei pezzi
cementati cogli ordinari processi.

10° Massima facilità nel proteggere dalla cementazione qualsiasi parte degli oggetti
di acciaio. Infatti l’azione carburante della parte gassosa del cemento si esercita in modo
completo solo quando il gas possa circolare da una parte all'altra della massa sottoposta al
ale



trattamento, in modo da. potersi continuamente rigenerare al contatto col carbone.



Fig. 5

circolazione si fa facilmente anche attraverso a piccoli meati: ma quando una regione della
superficie dell'acciaio sia ricoperta da uno strato anche poco aderente, quale potrebbe essere,
ad esempio, una pellicola di metallo depostavi elettroliticamente, lo spazio che intercede fra
la superficie del metallo e la pellicola che lo copre ha uno spessore molto piccolo in con-
fronto colle altre due sue dimensioni, cosicchè la circolazione del gas nello spazio stesso
risulta molto difficile e lenta, e la protezione dovuta alla pellicola risulta pienamente efficace
Anche per l'applicazione di questi metodi di protezione occorrono speciali indicazioni,

che naturalmente non sono state pubblicate.
11° Facilità di eseguire la carica dei pe:
colla massima facilità anche quando si tratti di pezzi di dimensioni estreme (grandissime o



da cementarsi colla massima rapidità



piccolissime) o di forme eccezionalmente complicate.
I pezzi di grandi dimensioni si caricano colla più grande facilità, ed in pochi secondi,
immergendoli semplicemente nel cemento solido, il quale — sopra tutto a caldo — è scor-

revole come un liquido.

Come esempi dei pezzi pei quali si può procedere in questo modo, basterà citare gli stan-
tuffi da locomotiva (v. fig. 6), ed i pezzi di forma allungata, quali assali, bielle,... ecc. (v. figg. 7 e 8).

Per quanto riguarda il vantaggio che l’uso dei cementi misti’ presenta quando ‘si deb-
bano cementare pezzi piccolissimi e molto numerosi, basta osservare che, coi metodi ordi-
narî, anche per questi pezzi non si può evitare di disporli ad uno ad uno nella massa del
cemento in modo che questo aderisca completamente in tutti i punti della loro superficie :
mentre, quando si eseguisca la cementazione coi cementi misti a base di ossido di carbonio,
si possono raccogliere tutti i pezzi alla rinfusa in ceste metalliche di forma e di dimensioni
adatte, ed introdurre poi queste ceste cariche nelle camere di cementazione.

Nelle figg. 9, 10 e II qui unite sono riprodotti alcuni pezzi di dimensioni diverse, che
si possono colla massima facilità cementare con cementi misti, senza disporli ad uno ad uno
nelle camere di cementazione, A titolo di esempio presenta un certo interesse il caso ripro-
dotto nella fig. 10: si tratta della cementazione di piccoli chiodi per le coperture anti-sdruc-
ciolevoli di pneumatici da automobile. Tali chiodi devono essere cementati in numero rile-
vantissimo: la testa del chiodo deve essere carburata ad una profondità di 2 o 3 mm.,
mentre deve essere completamente protetta dalla cementazione la parte sottile che deve essere
ribadita, nonchè la parte nella quale il gambo si raccorda alla testa del chiodo. Sono note
le difficoltà che si incontrano per ottenere tale risultato cogli ordinarì processi di cementa-
zione. Adoperando invece i cementi misti a base di ossido di carbonio il risultato stesso si
può ottenere colla massima facilità, ed un forno con due sole storte può cementare nelle
ventiquattr'ore \{gomezzo milione di Gli CO Li ì ; i

Nella figura Suedes5Aa tz) Pro) prapradoter alcHni ciyfci ftt ovtnentatia) profondità dif-
ferenti (durata della” cementazione variabile da 2 a 6 ore). Sulle superficie di frattura di
questi cilindretti si rileva chiaramente l'assenza di un passaggio brusco fra la zona cementata
e la parte non carburata dell'acciaio. Nella stessa figura è riprodotta la superficie di frattura
di un frammento di una piastra di acciaio dello spessore di circa 10 cm. cementata per la ‘
durata di circa 60 ore.

Dalle figure qui riprodotte risulta evidente come l’impiego dei cementi misti a base di
ossido di carbonio si presti molto bene per eseguire le cementazioni di qualsiasi genere di
oggetti ed a qualsiasi profondità.

12° Costo bassissimo della cementazione. — Ciò è dovuto sopra tutto alla rapidità
della cementazione ed al fatto che resta completamente eliminato ogni riscaldamento preli-
minare durante il quale la cementazione non si compie: è evidente che questi due fatti
dànno luogo ad una fortissima economia di combustibile. Oltre a ciò il prezzo del cemento
misto è bassissimo: e del cemento stesso non si consuma se non la parte che entra diret-
tamente a carburare l'acciaio: cosicchè il consumo di cemento è ridotto a meno della cen-
tesima parte di quello che si verifica con tutti gli altri cementi. Inoltre la rapidità della
cementazione fa sì che un dato forno si usi ad elevatissimo rendimento, riducendo così al
minimo le spese di manutenzione, ammortamento e riparazioni del forno.

Sul costo della cementazione coi nuovi processi sono riferiti più avanti alcuni dati.

ag =



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(DD)



















Fig. 8.

17 —





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0) È 0) "a sa Gr

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La massima parte dei vantaggi enumerati or ora sono dovuti essenzialmente al fatto
che il cemento misto aTbase di ossido di carbonio (brevetti Ansaldo) presenta le seguenti
proprietà caratteristiche :

1° È di composizione chimica semp/icissima e perfettamente definita (v. nn. 4°, 6°, 12°);

2° La sua azione carburante è dovuta a reazioni chimiche per le quali sono perfettamente
conosciuti l'andamento e gli stati di equilibrio ai quali possono condurre (v. nn. 2°, 3°, 4°, 5°, 89);

3° Costituisce una massa leggera e scorrevolissima la quale — semplicemente v'er-
sata a caldo sui pezzi da cementare, comunque ammucchiati — ne riempie subito comple-
tamente tutti gli interstizî (v. nn. 9°, 10°, 11°).



6 =
te Fonni FsraL59

SIFANL ITAL" GIO.ANSALOO, ARMSTRONG & Co,

Fig. 13

Dall'insieme dei dati riferiti nelle pagine precedenti risulta evidente prima di tutto come
l'impiego dei nuovi processi sia vantaggioso pei costruttori meccanici. Ma è chiaro che non
meno importanti sono i vantaggi che dall'impiego razionale dei processi stessi risultano agli
utenti delle macchine; sopra tutto per quanto riguarda la sicurezza del regolare funziona-
mento e della durata degli organi cementati e temprati di ogni specie di macchine. Ciò
risulta evidente da quanto abbiamo esposto sopra: ed in modo speciale dal fatto che i nuovi
processi sono 7 so/î che permettano di evitare colla più assoluta sicurezza i pericolosi feno-
meni di fragilità e di sfaldatura dei pezzi cementati e temprati; e / so/? che permettano di
graduare con precisione la durezza delle zone cementate in modo da ottenere pezzi che
rispondano nel miglior modo possibile alle esigenze del lavoro che debbono compiere.

La marca di fabbrica che distingue i materiali cementati coi nuovi processi (v. fig. 13)
apposta agli organi di una macchina qualsiasi (sia essa una automobile, una bicicletta, un
motore Diesel, una locomotiva, 0 qualunque altra macchina), costituisce dunque per l'utente
della macchina stessa la migliore — ed anzi, la sola — garanzia teale contro i più gravi
e più pericolosi accidenti ai quali vanno soggetti î pezzi cementati e temprati.

gn

Apparecchi ed impianti
per la cementazione coi cementi misti a base di ossido di carbonio.

L'esecuzione della cementazione con i cementi misti a base di ossido di carbonio può
farsi facilmente anche negli ordinarî forni a muffole orizzontali di tipo analogo a quelli ado-
perati per le ordinarie cementazioni in cassette : ma è di gran lunga preferibile adoperare a
tale scopo un forno di forma speciale, a muffole verticali. Tale forno presenta infatti gran-
dissimi vantaggi in confronto con quelli a muffole orizzontali e permette di trarre partito
nel modo migliore dei vantaggi caratteristici, sopra enumerati, dei cementi misti a base di
ossido di carbonio. I principali vantaggi che i forni a muffole verticali presentano si possono
riassumere nei seguenti :

1° Massima semplicità e comodità in tutte le manovre di carico e scarico del
cemento e dei pezzi di acciaio. Della comodità di tali manovre è facile rendersi conto quando
si ponga mente al fatto che, disponendo gli organi di sostegno dei pezzi collocati nella ca-
mera di cementazione in modo che una appendice di essi esca al di fuori della camera
stessa, il forno a muffole verticali permette di eseguire tutte le operazioni di carico e scarico
mediante un paranco elettrico, senza che l'operaio debba nemmeno avvicinarsi al forno.
Anzi, le operazioni stesse possono essere compiute rimanendo a qualsiasi distanza dal forno:
bastando per ciù Risporre gli apparecchi di comando elettrico ad una sufficiente distanza.

2° Granissina vi fia eljo9perazioni=di:cario je ey G di cemen-
tazione. In un folmo” di PIER all VEL 22) co fe camere
di cementazione comprende circa 250 kg. di pezzi di acciaio, la carica completa dei pezzi
da cementare e del cemento nella camera da cementazione vuota e la messa in marcia della
cementazione, si fa in un intervallo di tempo che non eccede gli otto minuti. Ed in un
intervallo di tempo non maggiore di questo si eseguisce facilmente lo scarico completo della
camera di cementazione,

3° Massima omogeneità del riscaldamento e massima uniformità nell'andamento della



cementazione di tutti i pezzi.

4° Possibilità di cementare colla massima facilità, evitando totalmente le deforma-
zioni, e senza ricorrere ad alcun dispositivo speciale, pezzi di forma e dimensioni tali che,
cogli ordinari processi di cementazione, per i quali si adoperano le ordinarie cassette, non
sarebbero praticamente cementabili.

Tale è, ad esempio, il caso della cementazione parziale o totale dei fuselli di assi molto
lunghi, di stantuffi di diametro molto grande (v. le fig. 6, 7 e 8), e le cementazioni parziali o totali
di bielle molto lunghe, o di guide lunghissime... ecc, ecc. Abbiamo già veduto che, col nuovo
processo (ed in modo speciale quando si adoperino forni a muffole verticali), i pezzi di tale
genere si cementano 77ergendoli semplicemente nel cemento, come se questo fosse un
liquido, e senza alcuna preparazione preliminare (Si vedano, per esempio, le figg. 7 e 8 qui unite).

SE RI

Si può, anzi, ritenere che uno dei grandi vantaggi pratici dell'impiego dei cementi misti
a base di ossido di carbonio consiste appunto nel fatto che essi permettono di impiegare i

forni a muffole verticali

Si costruiscono normalmente due tipi di forni a muffole verticali, specialmente adatti

per le cementazioni con cementi misti a base di ossido di carbonio



1° Per produzioni piuttosto forti (ad esempio fra i 300 ed i 2000 kg. di pezzi al



giorno, da cementarsi in un forno solo), e sopra tutto pel caso in cui si richiede un funzio-

namento continuo, è specialmente adatto un tipo di forno a



as povero, con gassogeno

a coke, costruito nella massa stessa del forno, quale è riprodotto nella fig. 14 qui

unita (1). Tale forno può essere costruito con due o tre muffole cilindriche, del diametro di
circa 50 cm.: ovvero due delle muffole possono essere unite formando una muffola sola di
dimensioni assai maggiori, atta a cementare pezzi di grandi dimensioni (di larghezza superiore



a m. 1,30): la lunghezza massima delle regioni cementate che si possono ottenere con questo
forno è intorno a m. 1,50. In ogni caso tale forno è munito di apparecchi di sollevamento
che si vedono nella fotografia qui unita, e che permettono di rendere completamente auto-
matiche tutte le operazioni di carico e scarico della camera di cementazione.

L'impianto di un forno di questo tipo, completo, con tutti gli accessorî, costa dalle 12
alle 20.000 lire, a seconda del tipo degli apparecchi accessorî. Il costo della cementazione in
un forno di questo tipo (costo industriale comprendente il prezzo del cemento, il consumo
normale delle storte e delle muffole verticali, la mano d'opera, il combustibile, le quote di
ammortamento, le spese generali calcolate in base al 200%/ del costo della mano
d'opera —, ed ogni altra spesa di esercizio) per una produzione di 1500 a 1800 kg. di
pezzi cementati al giorno, non raggiunge i cent. 6,8 per kg. di pezzi cementati.

2° Per una produzione minore, ma nel caso in cui si richieda un funzionamento
continuo, si presta bene un forno a gas povero di tipo analogo a quello precedente, ma di
dimensioni un po’ minori.

In questo caso il prezzo di impianto è ridotto di circa il 40°, in confronto del caso
precedente : ma, se si mantiene la produzione in limiti ristretti (ad es. intorno a 200 kg. al
giorno), il prezzo di costo della cementazione risulta sensibilmente aumentato, poichè la ridu-
zione della spesa, pel consumo di combustibile, per la mano d'opera, pel consumo delle
storte, e per ah inoita menti? del forno, non n SA IpAnERO complet imente_qj nella minore quantità
di prodotti sul Nuali nah er UNU ZALIA malo GAL LD a 200 kg.
al giorno, il prezzo della cementazione per ogni kg. si eleva a circa 11 centesimi.

3° Per produzioni non molto forti, e quando si desideri un funzionamento intermit-



tente, si presta molto bene un tipo di forno a muffole verticali, riscaldato con gas illumi-
nante o con olî minerali pesanti, del tipo di quello riprodotto nella fig. 15, qui accanto.

La produzione massima che si può ottenere con un forno di queste tipo (il cui prezzo
può oscillare fra le 1500 e 2500 lire) può essere normalmente di circa 300 kg. di pezzi
ibilità di regolare facilmente l'andamento di questo forno e



cementati al giorno. Ma la pos
la possibilità di interromperne il funzionamento in qualunque momento, permette di ridurre
la produzione del forno stesso ad un valore tanto basso quanto possa parere opportuno (ad

(1) Il forno rappresentato nella figura 14 è costruito quasi totalmente al di sopra del livello del suolo.
Quando il sottosuolo non presenti speciali difficoltà per l'esecuzione di scavi profondi da 4 a 5 metri
(acqua, roccia, ecc.) è più opportuno abbassare le fondazioni del forno, in modo da portare il piano cor-
rispondente ai coperchi delle ‘storte, al livello del suolo dell’ofticinia: chè in tal modo’ tutte le operazioni
(carico, scarico, tempre, ecc.) sono rese ancora assai più comode. Il forno della figura 14 (costruito sopra
il livello del suolo, a causa di forti filtrazioni d’acqua, che impedivano di fare convenientemente fonda-
zioni più profonde) è stato scelto come esempio appunto perchè la sua emergenza dal suolo ‘permetteva
di riprodurlo fotograficamente per intiero



ni

es. fino ad un minimo di 20 a 30 kg. di pezzi cementati al giorno) senza che il costo indu-
striale della cementazione possa elevarsi al di sopra di 15 a 16 cent. per kg.: includendo

sempre in questo prezzo tutti i capi di spesa già citati per il caso precedente.







Fig. 15.

Anche per questo forno tutte le manovre si fanno automaticamente e colla massima

comodità e rapidità

Se si confrontano i dati sopra brevemente citati con i corrispondenti ben noti per gli
ordinari forni da cementazione per l’aso dei cementi solidi in cassette, si vede che adope-

rando i forni a muffole verticali per l’uso dei cementi misti a base di ossido di carbonio



basta impiantare un numero di forni pari all'incirca ad un quarto di quelli che occorrereb-

bero se si impiantassero ordinarî forni per l'uso delle cassette, di pari valore unitario.



26




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GENOVA

s TÀ AN. ITALNA GIO. ANSALDO & C°

CENNI

PUBLA- CEMENTAZIONE

COI

CEMENTI MISTI A BASE DI OSSIDO DI CARBONIO

BREVETTI ANSALDO



TORINO
VINCENZO BONA

1912









CENNI SULLA CEMENTAZIONE

COI

CEMENTI MISTI A BASE DI OSSIDO DI CARBONIO

BREVETTI ANSALDO

Te coloro che hanno avuto occasione di applicare nella pratica industriale i processi di
cementazione, sanno che la cementazione è una delle operazioni più delicate fra quelle
che si presentiufo pella tecnica delle costruzioni meccaniche.

E d'altig parto) è (prc ferrari eppoi ice} lasne) go} le ragioni
-— che nella costruzione di un grandissimo numero di organi di macchine, l'impiego di
acciai dolci o semi-duri convenientemente cementati e temprati, permette di ottenere risultati
enormemente superiori a quelli che si possono ottenere fabbricando quegli organi in acciaio
duro omogeneo (non cementato): e ciò anche quando, nel secondo caso, si adoperino gli
acciai speciali più perfetti (sempre costosissimi) che l'odierna siderurgia può fornire.

È noto che la superiorità del pezzo cementato su quello di acciaio omogeneo si ma-
nifesta, sia nella durezza superficiale e nella resistenza al consumo (e quindi nella durata),
di gran lunga superiore nel primo che nel secondo; sia nella fragilità, di gran lunga minore,
che rende il pezzo cementato molto più resistente agli urti, e, quindi, di un funzionamento
molto più sicuro.

Tutto ciò spiega come l’impiego dei pezzi cementati vada ogni giorno maggiormente
estendendosi nella tecnica delle costruzioni meccaniche, nonostante la difficoltà, l'incertezza
e l'alto costo della cementazione eseguita nelle condizioni nelle quali la si eseguisce abi-
tualmente nelle Officine meccaniche. Nè vi è dubbio che l’uso dei pezzi cementati si esten-
derebbe ancora assai maggiormente, se le operazioni di cementazione non presentassero le
difficoltà e gli inconvenienti ben noti ai tecnici.

La causa principale delle difficoltà, che si presentano nell’applicazione degli ordinari
processi di cementazione, è la mancanza quasi assoluta di conoscenze esatte intorno al #20d0

di agire dei cementi ad Infatti, la di ottenere ioni non

mente lente, costringe a ricorrere all'uso di cementi di composizione sempre piuttosto com-
plessa (e talora complicatissima) e di funzionamento chimicamente mal definito e non deter-
minabile « a priori ». Con tali cementi bastano piccolissime variazioni delle condizioni nelle
quali si opera, per far variare profondamente i risultati ottenuti. Talchè con essi non si può
mai avere la sicurezza di ottenere risultati costanti: ed ancor meno la possibilità di stabilite
in precedenza in qual modo si debbano far variare le condizioni delle operazioni onde otte-
nere determinati risultati prestabiliti.

Gli inconvenienti più gravi dovuti a tale mancanza di conoscenze intorno al compor-
tamento chimico dei cementi ed al modo nel quale i cementi stessi debbono essere adope-
rati, sono i seguenti:

1° L'impossibilità di stabilire, per ogni tipo di acciaio adoperato, le condizioni nelle
quali bisogna operare per evitare con sicurezza di ottenere zone cementate fragili per ecces-
siva concentrazione del carbonio;

2° l'analoga impossibilità di garantirsi contro l’insufficiente durezza delle zone ce-
mentate, per deficienza della concentrazione del carbonio;

3° l'impossibilità assoluta di ottenere a volontà una determinata distribuzione del
carbonio nelle zone cementate, e, quindi, l'impossibilità di ottenere le zone cementate meglio
atte a soddisfare alle condizioni meccaniche richieste nei varî casi; 3

4° la costante incertezza sulla uniformità delle zone cementate e sulla assenza di
regioni sovrabi rate (mb di ] giopi insu, feionterpen te bprate;,

5° la Gdicoltà E qUelhi gra Golia fr Vera i pro-
cedere della cementazione, se non per mezzo delle indicazioni (notoriamente incerte ed ine-
satte) fornite dall'esame delle superficie di frattura di sbarrette di saggio (o « spie ») collocate
accanto ai pezzi da cementare, ed estratte di tanto in tanto dalle cassette di cementazione ;

6° l'impossibilità di condurre la cementazione razionalmente, in modo da eliminare
i fenomeni di liquazione nelle zone cementate; cioè in modo da evitare con sicurezza di
ottenere zone cementate sfa/dabili dopo la tempra;

7° le notevoli deformazioni dei pezzi cementati, dovute al modo col quale il calore
si propaga nelle « cassette >, che si debbono caricare fredde nei forni;

8° l'impossibilità di ottenere una buona cementazione nelle parti rientranti dei pezzi
di acciaio, costituenti cavità sottili nelle quali i cementi solidi (agenti fer corzazto) non
possono penetrare, o penetrano soltanto in piccolissima quantità;

9° l'impossibilità pratica di far « oscillare » la temperatura della cementazione, in modo

da elevare a piacere la concentrazione del carbonio nelle zone cementate;



(1) È noto che ne; rdinari processi di cementazione la sovracarburazione (caratterizzata dalla com-
parsa delle pericolosissime lamine di cementite, causa di fragilità grandissima) si verifica in modo spe-
ciale in corrispondenza degli spigoli e delle parti sporgenti dei pezzi cementati (come, ad. esempio, i denti
delle ruote dentate): cioè appunto in quelle parti che — per essere le più soggette ad urti — debbono
presentare la minima fragilità.

10° l'impossibilità di evitare con sicurezza che dopo la tempra rimangano nella zona
cementata delle lamine di cementite, la cui presenza è causa (come è noto) di pericolosis-
simi fenomeni di fragilità;

11° la difficoltà (e, molto spesso, l'impossibilità pratica) di allestire « cassette » atte a
contenere pezzi di dimensioni molto grandi, e, sopratutto, di grande lunghezza.

E molti altri inconvenienti minori.

Le cause principali del costo elevato delle cementazioni eseguite coi processi ordinari si

possono riassumere nelle seguenti :

1° il costo elevato e il grande consumo delle « cassette da cementazione ». Come è
noto, il consumo delle cassette è dovuto sopra tutto ai successivi riscaldamenti e raffredda-
menti ai quali le cassette sono sottoposte;

2° l'enorme consumo di combustibile, dovuto al fatto che per portare alla tempera-
tura « di regime » una data massa di pezzi da cementare, è necessario riscaldare alla stessa
temperatura la grande massa costituita e dal cemento e dalle cassette, le quali, per neces-
sità di carica, si debbono « preparare » a freddo. La bassa conducibilità termica dei cementi
costringe a protrarre il riscaldamento per un lungo periodo di tempo preliminare, durante il
quale la cementazione not si inizia che nelle parti periferiche delle cassette. Tale periodo
rappresenta Up jfsD consumo di combustibile, senza produrre alcun effetto utile: ed, anzi,
contribuisce at, }, depesimigito dp} gas TA a poppe ii flip sog ip He 0) della ete-
rogeneità delle zone cementate, e della deformazione dei pezzi sottoposti a alla cementazione.
Questi ultimi inconvenienti si fannò sentire in misura-tanto maggiore, quanto più grandi sono
le dimensioni dei pezzi che si cementano;

3° il costo sempre piuttosto elevato (e talora elevatissimo) del cemento: il quale di
solito può essere usato soltanto una volta; e solo raramente due o tre volte, e soltanto
mescolato a cemento nuovo;

4° l'alto costo della mano d'opera necessaria per collocare nelle cassette i pezzi, c
circondarli accuratamente col cemento in modo da garantire il necessario contatto fra questo
e quelli. — Tale costo diviene elevatissimo quando i pezzi da cementare siano di piccole

dimensioni e molto numerosi.

Tutti gli inconvenienti citati sopra — inconvenienti che soli limitano la grande esten-
sione che i processi di cementazione dovrebbero assumere nella tecnica delle costruzioni
meccaniche — si presentano per #7 i cementi adoperati fino ad oggi nell’industria. Infatti
abbiamo già veduto che quegli inconvenienti sono dovuti alla mancanza di cognizioni esatte
intorno al comportamento chimico dei cementi adoperati; e sarebbe facile dimostrare che

non vi è uno solo dei cementi adoperati fino ad oggi nell'industria, del quale sia noto con
certezza il comportamento chimico alle temperature alle quali si compie la cementazione.

Una tale dimostrazione richiederebbe molto spazio, nè è qui il luogo per svolgerla.
Basti ricordare — a semplice titolo d'esempio — che le opinioni dei varîì metallurgisti non
sono nemmeno concordi sul comportamento chimico del più semplice di tutti i cementi: il
carbone di legno puro. Infatti, alcuni competentissimi metallurgisti (come il Caron, il Guillet,
e molti altri) ritennero che l’attività carburante del carbone di legno sia dovuta esclusiva-
mente (o quasi) all’azione dei cianuri alcalini che si formerebbero dalle sue ceneri: mentre
altri, non meno competenti (per es., Margueritte, Ledebur, Charpy, ecc.....), ritennero che i
cianuri non intervengano fer #z/a nelle cementazioni prodotte col carbone di legno.

Ancora assai più discordi sono le opinioni dei metallurgisti sul comportamento chimico
dei cementi meno semplici del carbone di legno (quali le miscele di carbone e carbonato
di bario, ‘di carbone e ferrocianuro di potassio, le sostanze organiche, ecc., ecc...).

La conclusione di tutto ciò è che #uzt# i cementi in uso finora sono adoperati con
criterì puramente empirici; ed è questa la causa di tutti gli inconvenienti sopra numerati.

Ora, un gran numero di esatte ricerche scientifiche, compiute nell’ultimo quadriennio,
hanno dimostrato che l’attività carburante della maggior parte dei cementi adoperati empi-
ricamente nell'industria (e -— precisamente — di quelli appunto che dànno in pratica migliori
risultati) è dovuta (in misura enormemente preponderante) all'azione di una sostanza ben
definita chimigfmonte: ossido di carbonio (1). =

Oltre a/provaè c;f- ep e) aio perito fab} inc eissimo ©
completo, il mòdò di comportarsi chimicamente dell’ossido di carbonio nella cementazione;
indicando le leggi esatte secondo le quali bisogna far variare le condizioni nelle quali si ese-
guisce la cementazione coll’ossido di carbonio, onde ottenere — coi varî tipi di acciai —
zone cementate di una determinata profondità, nelle quali il carbonio ha una determinata
concentrazione massima e minima ed una determinata distribuzione.

Posto ciò, erano evidenti « a priori > gli enormi vantaggi pratici che si sarebbero potuti
ottenere « isolando » l'azione di questo, che, fra tutti gli agenti carburanti che intervengono
negli ordinarî processi di cementazione, è il principale, il più efficace, e quello del quale è
possibile regolare gli effetti carburanti colla massima sicurezza e precisione, e dentro i limiti
più larghi.

(1) I resoconti dettagliati di tali ricerche si trovano in una serie di Memorie pubblicate specialmente
nelle ultime annate di molte Riviste italiane e straniere. Si possono vedere, per esempio, le seguenti
Riviste: “ Gazzetta Chimica Italiana , (1908-1912); “ La Metallurgia Italiana , (1910-1912); “ La Rassegna
Mineraria , (1908-1912); “ Rendiconti della Società Chimica Italiana, (Sezione di Roma) (1908-1910); “ Atti
della R. Accademia delle Scienze di Torino , (1909-1911); “ La Revue de Métallurgie » (1909-1912); “ Le
Genie Civil; (xgr1); “ Metallurgie , (1910-1912); “ Stahl und Eisen,, (1908-1912); “ The Journal of the Iron
and Steel Institute , (1912); “The Ironmonger » (1911-1912); “ The Iron Age » (1911-1912); “ The American
Machinist , (1911-1912); ecc., ecc.



La dimostrazione scientifica rigorosa di tutte queste asserzioni non può essere certa»
mente esposta qui in breve; ma essa è stata svolta ampiamente nelle numerose Memorie
scientifiche e tecniche citate poco fa.

La pratica ha pienamente confermato le previsioni basate sui risultati delle ricerche
scientifiche: ed un lungo esercizio industriale dei processi di cementazione fondati sull'uso
dell’ossido di carbonio ha dimostrato in modo evidentissimo che #7 le cause (riassunte
brevemente poco fa) che rendono incerti ed imperfetti i risultati che si possono ottenere
cogli ordinarì processi di cementazione, e che elevano eccessivamente il costo dei prodotti
ottenuti coi processi stessi, possono essere eliminate /o/a/merte mediante l'impiego razionale
dei cementi misti a base di ossido di carbonio.

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Fig. 1.

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L coatta di Rand! PANI. È 1 IT mon Sal) YZ si alelto)] numerose

ricerche scientifiche già citate — ma anche dall’applicazione industriale, ormai lunga, dei
nuovi processi, fatta in officine nelle quali si cementano grandissime quantità di pezzi, di
dimensioni e forme disparatissime.

Ma, poichè la migliore conferma del valore pratico di un processo industriale è senza
dubbio la testimonianza diretta di un tecnico di competenza universalmente riconosciuta,
citiamo qui appresso il giudizio che sui processi di cementazione fondati sull'uso dell’ossido
di carbonio dà E. F. Lake: del quale è ben nota a tutti la speciale competenza in tutto
quanto riguarda i trattamenti chimici e termici degli acciai.

I due passi, qui sotto riferiti testualmente, sono tolti da un articolo pubblicato dal Lake
nel fascicolo del 4 gennaio 1912 della rivista « The Iron Age» (pag. 81-83).

Alla pag. 82 dell'articolo citato il Lake dice, fra le altre cose:

< .... carbon monoxide is far ahead of any of the solid materials in the specific direct
« carburizing effect it has upon steel. It has also proved itself to be better than any other
« gaseous material. The depth of carbonization that can be obtained in a given time is
«greater with it than with anything else that has been tried. Moreover, the percentage of
«carbon and the depth of penetration can be controlled at will by the use of this gas in
«its pure state or in combination with other elements. This is something that is very

« difficult to do with any of the other carbonizing materials, and especially with the
« solids » (1).

E alla pagina seguente (83) aggiunge le seguenti osservazioni, che spiegano meglio (ma
sempre in forma riassuntiva) alcuni dei vantaggi che i cementi a base di ossido di carbonio
permettono di ottenere:

« When carbonizing agents are based on the simple simultaneous action of carbon and
« carbon monoxide they will have a great speed of penetration in the carburized zone, great
« uniformity in the penetration of carbon in this zone, the peeling tendency will be largely
«overcome and there will be a greater possibility of predetermining the percentage and
« depth of carbon that will be obtained within a given time. The gases can be controlled
« by diluting with nitrogen, by limiting the contact of the solid carbon with the surface of
«the steel, by varying the carbonizing temperature; and absolute security can be obtained
« against the introduction into the steel of any foreign substance other than carbon. The
« surface of the carbonized pieces can be much better preserved and the necessity of grinding
«and machining them afterwards overcome, and they can be prevented from becoming
« deformed and changed in volume. A large part of this is due to the fact that the carbo-
« nizing gas can be sent into the furnace in a continuous stream than can be regulated: so
«the used gas will not exhaust until all the carbon has been used up > (2).

Volendo indicare qualche maggiore dettaglio su questo argomento, i principali vantaggi

che i procestiMixcèmentazione fondati sull'uso razionale dei_e menti misti a base di ossido

- e. da atraa Ils Li.

di carbonio presentino Golfi pai tfrgly aero deri O rissa
mere nei seguenti gruppi principali:

1° Velocità di penetrazione del carbonio molto più elevata di quella che si ottiene

(1) “Il protossido di carbonio è di gran lunga superiore a tutte le sostanze solide per l’azione carbu-
“ rante specifica diretta che esso esercita sull’acciaio. Esso si è anche dimostrato migliore di ogni altra
“ sostanza gassosa. La profondità della carburazione che può essere ottenuta in un tempo determinato, è
“ maggiore quando si usa l’ossido di carbonio che con qualunque altro dei cementi provati fino ad oggi.
“Inoltre la percentuale del carbonio e la profondità della penetrazione può essere regolata a volontà
“usando questo gas puro od in unione con altri elementi. Ciò rappresenta'un risultato ben difficile da otte-
“ nersi con qualsiasi degli altri materiali carburanti, ed in modo speciale con quelli solidi. ,

(a) “ Quando le sostanze carburanti sono fondate sulla semplice azione simultanea del carbonio e del
“ protossido ‘di carbonio, la velocità della penetrazione della zona carburata risulta molto elevata, la pene-
“ trazione del carbonio nella zona stessa risulta molto uniforme, resta efficacemente prevenuta la tendenza
“alla sfaldatura, e diventa possibile determinare preventivamente la percentuale del carbonio e la pro-
“ fondità di penetrazione che si otterranno în un dato tempo. L’azione dei gas può essere regolata diluen-
“ doli con azoto, limitando il contatto del carbonio solido’ colla superficie dell’acciaio, ovvero facendo
“variare la temperatura di cementazione; e si ha la sicurezza assoluta che nessuna sostanza estranea +
“all'infuori del carbonio — può penetrare nell’acciaio. La superficie dei pezzi cementati può essere pro
“tetta molto meglio, evitando la necessità di rettificarli o lavorarli ulteriormente all’utensile, dopo la cemen-
“tazione: inoltre risultano eliminate le deformazioni e le variazioni di volume dei pezzi cementati. Una
“ gran parte di questi risultati è dovuta al fatto che il gas carburante giunge nel forno în una corrente
“ continua che si può regolare: così che il gas adoperato non si esaurisce fino a che tutto il carbonio non
“si sia consumato. y :

con tutti gli altri cementi attualmente in uso nell'industria. Così, ad esempio, operando ad
una temperatura sufficientemente elevata, ma sempre tale da non nuocere menomamente alle
qualità meccaniche degli acciai sottoposti al trattamento, si possono facilmente ottenere zone
cementate dello spessore di 3 a 4 mm. cementando soltanto per due o tre ore.



La rapidità della cementazione è poi resa in pratica di gran lunga maggiore in con-
fronto a quella che si può ottenere cogli altri processi, per il fatto che adoperando i cementi
misti a base di ossido di carbonio si può colla massima facilità operare caricando tanto il
cemento che i pezzi da cementare già riscaldati alla temperatura di regime per la cementa-
zione: resta in tal modo evitato il lungo periodo di riscaldamento che negli altri processi è
necessario per elevare la temperatura di tutta la massa del cemento al valore richiesto perchè
la cementazione si inizî.

La rapidità della cementazione, pur non avendo in fondo una importanza essenziale,
rappresenta però una fortissima economia nel costo della cementazione. Inoltre tale rapidità
presenta il vantaggio di eliminare tutti i dannosi effetti che un riscaldamento prolungato



produce sulle proprietà meccaniche dell'acciaio. Ed è ben noto che tali effetti dannosi si
fanno sentire — spesso con grandissima intensità — negli ordinarî processi di cementazione:
e sopra tutto quando si cementano con tali processi i comuni acciai al carbonio.

2° Massima uniformità nella distribuzione del carbonio in tutto lo spessore della zona

cementata, nella quale le variazioni della concentrazione del carbonio avvengono in modo

straordinariamente uniforme e continuo: In tal modo resta eliminata la causa principale che
5 È 7



dà luogo ai pericoli i di sfald: nei pezzi i.e temprati che,
come è noto, sono appunto dovuti alle brusche variazioni della concentrazione del. carbonio
nelle zone cementate.
Il fatto risulta evidentissimo se si confrontano le due micrografie riprodotte nelle fig. 3
e 4. La prima di tali micrografie (ingrandimento 70 diametri: attacco alla soluzione alcoo-
lica di acido picrico) riproduce la struttura di una zona cementata ottenuta operando con
ossido di carbonio diluito con aria in presenza di carbone puro: mentre la seconda (stesso
attacco e stesso ingrandimento) riproduce la struttura di una zona cementata ottenuta ado-
perando uno dei soliti cementi a base di sostanze organiche. Il confronto delle due figure
mette subito in evidenza l'omogeneità di struttura e la continuità delle variazioni della concen-
trazione del carbonio, di gran lunga superiore nella prima che nella seconda. Non è possibile,
naturalmente, svolgere qui la spiegazione delle cause e delle conseguenze di questo fatto; tali
spiegazioni potranno trovarsi largamente sviluppate nelle Memorie citate precedentemente.
3° Possibilità di regolare la concentrazione del carbonio delle zone cementate entro
limiti larghissimi: tanto da potersi ottenere zone profonde molti millimetri nelle quali la con-
centrazione del carbonio non raggiunge in nessun punto valori superiori al 0,6%; e zone
nelle quali invece la concentrazione del carbonio può raggiungere anche il 2 °/. È facile
condurre la cementazione in modo da ottenere con sicurezza qualunque concentrazione inter-
media fra questi limiti estremi: così da ottenere prodotti nei quali, dopo la tempra, la
durezza supeti fetale, abbie/un valore ben determinato cho=pi SEIIRIE, fra quello
ddi

corrispondente‘ Sr eZ RI ir de Janda @

un acciaio ad altissimo tenore di carbonio.

‘a vitreo di

Ciò permette di evitare tutti i pericolosi fenomeni di fragilità dovuti alla sovracarbura-
zione e alla comparsa delle lamine di cementite: fenomeni che — come è ben noto (v. la
nota (1) alla pag. 4) — si manifestano, sempre nei pezzi cementati coi processi noti finora,
appunto nelle parti sporgenti, per le quali sono più pericolosi.

Coi nuovi processi, invece,..anche nelle parti più sottili, più sporgenti e più acute dei
pezzi cementati, è facile la i del boni nei limiti
voluti per evitare la fragilità e la comparsa delle lamine di cementite.

I mezzi semplicissimi mediante i quali si possono ottenere questi risultati sono in parte
indicati nelle Memorie citate prima: ma naturalmente sarebbe vano cercare anche in quelle
Memorie i metodi. per l'esecuzione pratica, semplice e sicura di tali procedimenti: metodi
che per ragioni facili a comprendersi non sono pubblicati, ma devono essere comunicati
volta per volta a chi voglia iniziare l'applicazione dei processi di cementazione fondati sul-
l’uso razionale dei cementi misti.

4° Possibilità di stabilire preventivamente con assoluta certezza i risultati che si otter-
ranno con una determinata qualità di acciaio: così da rendere inutile l’impiego dei noti
mezzi di controllo sempre imperfettissimi, ai quali è necessario ricorrere quando si esegui-

Sho

scano le cementazioni nelle ordinarie cassette e con soli cementi solidi: quali seno le sbar-
rette di prova, le provette di controllo,..... ecc., ecc.
5° Uso continuo dello stesso cemento, il quale non diventa mai meno attivo, e del



Fig. 3 Fig 4.

ui

quale non si consuma se non la quantità del carbonio che è utilizzata direttamente per car-
burare l'acciaio. — Il fatto che il cemento misto a base di ossido di carbonio non perde
mai della sua efficacia, per quanto si prolunghi la sua azione, fa sì che si possano facilmente
ottenere con esso cementazioni di grandissima profondità in un tempo che — in rapporto
con quello necessario per ottenere le stesse cementazioni con uno dei soliti cementi che si
esauriscono coll’uso — va rapidissimamente diminuendo col crescere della profondità della
cementazione. Questo fatto ha per conseguenza che la superiorità del cemento misto, su tutti
gli altri cementi, diventa sempre più grande a mano a mano che cresce la profondità delle
cementazioni che si vogliono ottenere.



6° Sicurezza assoluta che durante la cementazione non si introduce nell’acciaio nessuna
sostanza estranea all’infuori del carbonio. Questo fatto che, come è noto, non si verifica
colla maggior parte degli altri cementi, garantisce l'assoluta purezza del prodotto ottenuto.

Per questa ragione i nuovi processi forniscono risultati straordinariamente buoni anche
nella cementazione totale dei ferri puri, per la fabbricazione degli acciai finissimi fusi al
crogiuolo: fabbricazione nella quale — come è noto — la purezza assoluta del prodotto è la
condizione essenziale.

7° Facilità di mantenere assolutamente inalterata la superficie dell'acciaio dopo la
cementazione,

8° Deformazione minima dei pezzi sottoposti alla cementazione, e variazione di volume
quasi nulla. Inoltre, le piccole variazioni di volume, ptodotte dalla cementazione, possono
essere prevedyfeson Assojuta precisione. Tale possibilità pot importantissima tutte le volte che
si debbano Er. fp pe) pre) PI IPP) come è
il caso quandossì” ‘cementino ruote dentate, calibri, stantuffi,..

A titolo di esempio si può citare il fatto che in una « campagna » di molti mesi, du-
rante la quale furono cementati moltissimi stantuffi per locomotive, le deformazioni di questi,
dopo cementazione e tempra, non superarono mai un decimo di millimetro, anche pei dia-
metri massimi (950 mm.).

9° Uniformità completa della cementazione su tutta la superficie dei pezzi cementati :
e ciò indipendentemente dalla forma e dalle dimensioni dei pezzi stessi, e dal fatto che le
superficie dei pezzi presentino tratti più o meno sporgenti o rientranti. Ciò è dovuto al fatto
che l’agente attivo della cementazione è il gas in equilibrio col carbonio: cosicchè l'azione
carburante si esercita attivamente anche in quelle parti dei pezzi di acciaio, colle quali il
carbone solido non può giungere in contatto, ma ne rimane ancora ad una notevole distanza.

Il fatto risulta evidente, ad esempio, nei pezzi riprodotti nella fig. 5. Sulla superficie di
frattura della ruota dentata riprodotta in tale figura si vede chiaramente che la cementa-
zione ha avuto luogo in modo perfettamente uniforme lungo tutta la superficie della ruota
stessa. È a notarsi che — come è ben noto — una ruota come quella riprodotta nella
figura 5 non dovrebbe essere Il : la ruota riprod fu su
tutta la sua superficie soltanto per far vedere con un esempio la possibilità di raggiungere,
anche nelle peggiori condizioni, il risultato sopra accennato.



a

sido di carbonio permette di



Segue da ciò, che l’uso dei cementi misti a base di os
sicurezza la comparsa delle « placche » non cementate, ovvero



evitare sempre con piena
poco 0 troppo cementate, che compaiono così frequentemente sulla superficie dei pezzi
cementati cogli ordinari processi.

10° Massima facilità nel proteggere dalla cementazione qualsiasi parte degli oggetti
di acciaio. Infatti l’azione carburante della parte gassosa del cemento si esercita in modo
completo solo quando il gas possa circolare da una parte all'altra della massa sottoposta al
ale



trattamento, in modo da. potersi continuamente rigenerare al contatto col carbone.



Fig. 5

circolazione si fa facilmente anche attraverso a piccoli meati: ma quando una regione della
superficie dell'acciaio sia ricoperta da uno strato anche poco aderente, quale potrebbe essere,
ad esempio, una pellicola di metallo depostavi elettroliticamente, lo spazio che intercede fra
la superficie del metallo e la pellicola che lo copre ha uno spessore molto piccolo in con-
fronto colle altre due sue dimensioni, cosicchè la circolazione del gas nello spazio stesso
risulta molto difficile e lenta, e la protezione dovuta alla pellicola risulta pienamente efficace
Anche per l'applicazione di questi metodi di protezione occorrono speciali indicazioni,

che naturalmente non sono state pubblicate.
11° Facilità di eseguire la carica dei pe:
colla massima facilità anche quando si tratti di pezzi di dimensioni estreme (grandissime o



da cementarsi colla massima rapidità



piccolissime) o di forme eccezionalmente complicate.
I pezzi di grandi dimensioni si caricano colla più grande facilità, ed in pochi secondi,
immergendoli semplicemente nel cemento solido, il quale — sopra tutto a caldo — è scor-

revole come un liquido.

Come esempi dei pezzi pei quali si può procedere in questo modo, basterà citare gli stan-
tuffi da locomotiva (v. fig. 6), ed i pezzi di forma allungata, quali assali, bielle,... ecc. (v. figg. 7 e 8).

Per quanto riguarda il vantaggio che l’uso dei cementi misti’ presenta quando ‘si deb-
bano cementare pezzi piccolissimi e molto numerosi, basta osservare che, coi metodi ordi-
narî, anche per questi pezzi non si può evitare di disporli ad uno ad uno nella massa del
cemento in modo che questo aderisca completamente in tutti i punti della loro superficie :
mentre, quando si eseguisca la cementazione coi cementi misti a base di ossido di carbonio,
si possono raccogliere tutti i pezzi alla rinfusa in ceste metalliche di forma e di dimensioni
adatte, ed introdurre poi queste ceste cariche nelle camere di cementazione.

Nelle figg. 9, 10 e II qui unite sono riprodotti alcuni pezzi di dimensioni diverse, che
si possono colla massima facilità cementare con cementi misti, senza disporli ad uno ad uno
nelle camere di cementazione, A titolo di esempio presenta un certo interesse il caso ripro-
dotto nella fig. 10: si tratta della cementazione di piccoli chiodi per le coperture anti-sdruc-
ciolevoli di pneumatici da automobile. Tali chiodi devono essere cementati in numero rile-
vantissimo: la testa del chiodo deve essere carburata ad una profondità di 2 o 3 mm.,
mentre deve essere completamente protetta dalla cementazione la parte sottile che deve essere
ribadita, nonchè la parte nella quale il gambo si raccorda alla testa del chiodo. Sono note
le difficoltà che si incontrano per ottenere tale risultato cogli ordinarì processi di cementa-
zione. Adoperando invece i cementi misti a base di ossido di carbonio il risultato stesso si
può ottenere colla massima facilità, ed un forno con due sole storte può cementare nelle
ventiquattr'ore \{gomezzo milione di Gli CO Li ì ; i

Nella figura Suedes5Aa tz) Pro) prapradoter alcHni ciyfci ftt ovtnentatia) profondità dif-
ferenti (durata della” cementazione variabile da 2 a 6 ore). Sulle superficie di frattura di
questi cilindretti si rileva chiaramente l'assenza di un passaggio brusco fra la zona cementata
e la parte non carburata dell'acciaio. Nella stessa figura è riprodotta la superficie di frattura
di un frammento di una piastra di acciaio dello spessore di circa 10 cm. cementata per la ‘
durata di circa 60 ore.

Dalle figure qui riprodotte risulta evidente come l’impiego dei cementi misti a base di
ossido di carbonio si presti molto bene per eseguire le cementazioni di qualsiasi genere di
oggetti ed a qualsiasi profondità.

12° Costo bassissimo della cementazione. — Ciò è dovuto sopra tutto alla rapidità
della cementazione ed al fatto che resta completamente eliminato ogni riscaldamento preli-
minare durante il quale la cementazione non si compie: è evidente che questi due fatti
dànno luogo ad una fortissima economia di combustibile. Oltre a ciò il prezzo del cemento
misto è bassissimo: e del cemento stesso non si consuma se non la parte che entra diret-
tamente a carburare l'acciaio: cosicchè il consumo di cemento è ridotto a meno della cen-
tesima parte di quello che si verifica con tutti gli altri cementi. Inoltre la rapidità della
cementazione fa sì che un dato forno si usi ad elevatissimo rendimento, riducendo così al
minimo le spese di manutenzione, ammortamento e riparazioni del forno.

Sul costo della cementazione coi nuovi processi sono riferiti più avanti alcuni dati.

ag =



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(DD)



















Fig. 8.

17 —





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La massima parte dei vantaggi enumerati or ora sono dovuti essenzialmente al fatto
che il cemento misto aTbase di ossido di carbonio (brevetti Ansaldo) presenta le seguenti
proprietà caratteristiche :

1° È di composizione chimica semp/icissima e perfettamente definita (v. nn. 4°, 6°, 12°);

2° La sua azione carburante è dovuta a reazioni chimiche per le quali sono perfettamente
conosciuti l'andamento e gli stati di equilibrio ai quali possono condurre (v. nn. 2°, 3°, 4°, 5°, 89);

3° Costituisce una massa leggera e scorrevolissima la quale — semplicemente v'er-
sata a caldo sui pezzi da cementare, comunque ammucchiati — ne riempie subito comple-
tamente tutti gli interstizî (v. nn. 9°, 10°, 11°).



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te Fonni FsraL59

SIFANL ITAL" GIO.ANSALOO, ARMSTRONG & Co,

Fig. 13

Dall'insieme dei dati riferiti nelle pagine precedenti risulta evidente prima di tutto come
l'impiego dei nuovi processi sia vantaggioso pei costruttori meccanici. Ma è chiaro che non
meno importanti sono i vantaggi che dall'impiego razionale dei processi stessi risultano agli
utenti delle macchine; sopra tutto per quanto riguarda la sicurezza del regolare funziona-
mento e della durata degli organi cementati e temprati di ogni specie di macchine. Ciò
risulta evidente da quanto abbiamo esposto sopra: ed in modo speciale dal fatto che i nuovi
processi sono 7 so/î che permettano di evitare colla più assoluta sicurezza i pericolosi feno-
meni di fragilità e di sfaldatura dei pezzi cementati e temprati; e / so/? che permettano di
graduare con precisione la durezza delle zone cementate in modo da ottenere pezzi che
rispondano nel miglior modo possibile alle esigenze del lavoro che debbono compiere.

La marca di fabbrica che distingue i materiali cementati coi nuovi processi (v. fig. 13)
apposta agli organi di una macchina qualsiasi (sia essa una automobile, una bicicletta, un
motore Diesel, una locomotiva, 0 qualunque altra macchina), costituisce dunque per l'utente
della macchina stessa la migliore — ed anzi, la sola — garanzia teale contro i più gravi
e più pericolosi accidenti ai quali vanno soggetti î pezzi cementati e temprati.

gn

Apparecchi ed impianti
per la cementazione coi cementi misti a base di ossido di carbonio.

L'esecuzione della cementazione con i cementi misti a base di ossido di carbonio può
farsi facilmente anche negli ordinarî forni a muffole orizzontali di tipo analogo a quelli ado-
perati per le ordinarie cementazioni in cassette : ma è di gran lunga preferibile adoperare a
tale scopo un forno di forma speciale, a muffole verticali. Tale forno presenta infatti gran-
dissimi vantaggi in confronto con quelli a muffole orizzontali e permette di trarre partito
nel modo migliore dei vantaggi caratteristici, sopra enumerati, dei cementi misti a base di
ossido di carbonio. I principali vantaggi che i forni a muffole verticali presentano si possono
riassumere nei seguenti :

1° Massima semplicità e comodità in tutte le manovre di carico e scarico del
cemento e dei pezzi di acciaio. Della comodità di tali manovre è facile rendersi conto quando
si ponga mente al fatto che, disponendo gli organi di sostegno dei pezzi collocati nella ca-
mera di cementazione in modo che una appendice di essi esca al di fuori della camera
stessa, il forno a muffole verticali permette di eseguire tutte le operazioni di carico e scarico
mediante un paranco elettrico, senza che l'operaio debba nemmeno avvicinarsi al forno.
Anzi, le operazioni stesse possono essere compiute rimanendo a qualsiasi distanza dal forno:
bastando per ciù Risporre gli apparecchi di comando elettrico ad una sufficiente distanza.

2° Granissina vi fia eljo9perazioni=di:cario je ey G di cemen-
tazione. In un folmo” di PIER all VEL 22) co fe camere
di cementazione comprende circa 250 kg. di pezzi di acciaio, la carica completa dei pezzi
da cementare e del cemento nella camera da cementazione vuota e la messa in marcia della
cementazione, si fa in un intervallo di tempo che non eccede gli otto minuti. Ed in un
intervallo di tempo non maggiore di questo si eseguisce facilmente lo scarico completo della
camera di cementazione,

3° Massima omogeneità del riscaldamento e massima uniformità nell'andamento della



cementazione di tutti i pezzi.

4° Possibilità di cementare colla massima facilità, evitando totalmente le deforma-
zioni, e senza ricorrere ad alcun dispositivo speciale, pezzi di forma e dimensioni tali che,
cogli ordinari processi di cementazione, per i quali si adoperano le ordinarie cassette, non
sarebbero praticamente cementabili.

Tale è, ad esempio, il caso della cementazione parziale o totale dei fuselli di assi molto
lunghi, di stantuffi di diametro molto grande (v. le fig. 6, 7 e 8), e le cementazioni parziali o totali
di bielle molto lunghe, o di guide lunghissime... ecc, ecc. Abbiamo già veduto che, col nuovo
processo (ed in modo speciale quando si adoperino forni a muffole verticali), i pezzi di tale
genere si cementano 77ergendoli semplicemente nel cemento, come se questo fosse un
liquido, e senza alcuna preparazione preliminare (Si vedano, per esempio, le figg. 7 e 8 qui unite).

SE RI

Si può, anzi, ritenere che uno dei grandi vantaggi pratici dell'impiego dei cementi misti
a base di ossido di carbonio consiste appunto nel fatto che essi permettono di impiegare i

forni a muffole verticali

Si costruiscono normalmente due tipi di forni a muffole verticali, specialmente adatti

per le cementazioni con cementi misti a base di ossido di carbonio



1° Per produzioni piuttosto forti (ad esempio fra i 300 ed i 2000 kg. di pezzi al



giorno, da cementarsi in un forno solo), e sopra tutto pel caso in cui si richiede un funzio-

namento continuo, è specialmente adatto un tipo di forno a



as povero, con gassogeno

a coke, costruito nella massa stessa del forno, quale è riprodotto nella fig. 14 qui

unita (1). Tale forno può essere costruito con due o tre muffole cilindriche, del diametro di
circa 50 cm.: ovvero due delle muffole possono essere unite formando una muffola sola di
dimensioni assai maggiori, atta a cementare pezzi di grandi dimensioni (di larghezza superiore



a m. 1,30): la lunghezza massima delle regioni cementate che si possono ottenere con questo
forno è intorno a m. 1,50. In ogni caso tale forno è munito di apparecchi di sollevamento
che si vedono nella fotografia qui unita, e che permettono di rendere completamente auto-
matiche tutte le operazioni di carico e scarico della camera di cementazione.

L'impianto di un forno di questo tipo, completo, con tutti gli accessorî, costa dalle 12
alle 20.000 lire, a seconda del tipo degli apparecchi accessorî. Il costo della cementazione in
un forno di questo tipo (costo industriale comprendente il prezzo del cemento, il consumo
normale delle storte e delle muffole verticali, la mano d'opera, il combustibile, le quote di
ammortamento, le spese generali calcolate in base al 200%/ del costo della mano
d'opera —, ed ogni altra spesa di esercizio) per una produzione di 1500 a 1800 kg. di
pezzi cementati al giorno, non raggiunge i cent. 6,8 per kg. di pezzi cementati.

2° Per una produzione minore, ma nel caso in cui si richieda un funzionamento
continuo, si presta bene un forno a gas povero di tipo analogo a quello precedente, ma di
dimensioni un po’ minori.

In questo caso il prezzo di impianto è ridotto di circa il 40°, in confronto del caso
precedente : ma, se si mantiene la produzione in limiti ristretti (ad es. intorno a 200 kg. al
giorno), il prezzo di costo della cementazione risulta sensibilmente aumentato, poichè la ridu-
zione della spesa, pel consumo di combustibile, per la mano d'opera, pel consumo delle
storte, e per ah inoita menti? del forno, non n SA IpAnERO complet imente_qj nella minore quantità
di prodotti sul Nuali nah er UNU ZALIA malo GAL LD a 200 kg.
al giorno, il prezzo della cementazione per ogni kg. si eleva a circa 11 centesimi.

3° Per produzioni non molto forti, e quando si desideri un funzionamento intermit-



tente, si presta molto bene un tipo di forno a muffole verticali, riscaldato con gas illumi-
nante o con olî minerali pesanti, del tipo di quello riprodotto nella fig. 15, qui accanto.

La produzione massima che si può ottenere con un forno di queste tipo (il cui prezzo
può oscillare fra le 1500 e 2500 lire) può essere normalmente di circa 300 kg. di pezzi
ibilità di regolare facilmente l'andamento di questo forno e



cementati al giorno. Ma la pos
la possibilità di interromperne il funzionamento in qualunque momento, permette di ridurre
la produzione del forno stesso ad un valore tanto basso quanto possa parere opportuno (ad

(1) Il forno rappresentato nella figura 14 è costruito quasi totalmente al di sopra del livello del suolo.
Quando il sottosuolo non presenti speciali difficoltà per l'esecuzione di scavi profondi da 4 a 5 metri
(acqua, roccia, ecc.) è più opportuno abbassare le fondazioni del forno, in modo da portare il piano cor-
rispondente ai coperchi delle ‘storte, al livello del suolo dell’ofticinia: chè in tal modo’ tutte le operazioni
(carico, scarico, tempre, ecc.) sono rese ancora assai più comode. Il forno della figura 14 (costruito sopra
il livello del suolo, a causa di forti filtrazioni d’acqua, che impedivano di fare convenientemente fonda-
zioni più profonde) è stato scelto come esempio appunto perchè la sua emergenza dal suolo ‘permetteva
di riprodurlo fotograficamente per intiero



ni

es. fino ad un minimo di 20 a 30 kg. di pezzi cementati al giorno) senza che il costo indu-
striale della cementazione possa elevarsi al di sopra di 15 a 16 cent. per kg.: includendo

sempre in questo prezzo tutti i capi di spesa già citati per il caso precedente.







Fig. 15.

Anche per questo forno tutte le manovre si fanno automaticamente e colla massima

comodità e rapidità

Se si confrontano i dati sopra brevemente citati con i corrispondenti ben noti per gli
ordinari forni da cementazione per l’aso dei cementi solidi in cassette, si vede che adope-

rando i forni a muffole verticali per l’uso dei cementi misti a base di ossido di carbonio



basta impiantare un numero di forni pari all'incirca ad un quarto di quelli che occorrereb-

bero se si impiantassero ordinarî forni per l'uso delle cassette, di pari valore unitario.



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