नाइट्राइडिंग की मूल बातें: बिना शमन के गैस और प्लाज़्मा नाइट्राइडिंग

एक भिन्न कठोरन सिद्धांत

कार्बराइज़िंग के विपरीत, नाइट्राइडिंग प्रावस्था रूपांतरण पर निर्भर नहीं करती। पुर्ज़ों को नाइट्रोजन-आपूर्ति वाले वातावरण (अमोनिया गैस, या नाइट्रोजन प्लाज़्मा) में लगभग 500–580 °C तक गर्म किया जाता है — इस्पात के टेम्परिंग और रूपांतरण तापमानों से नीचे। नाइट्रोजन अंदर विसरित होती है और इस्पात में मिश्रधातु तत्वों के साथ महीन, कठोर नाइट्राइड बनाती है। क्योंकि बाद में कुछ भी शमित नहीं किया जाता, विरूपण न्यूनतम होता है और तैयार पुर्ज़ों का उपचार किया जा सकता है।

दो क्षेत्र

नाइट्राइड की गई सतह के दो अलग क्षेत्र होते हैं:

• यौगिक परत (“श्वेत परत”) — लौह नाइट्राइडों की एक पतली सतह फिल्म, आमतौर पर कुछ माइक्रोमीटर से कुछ दहाई माइक्रोमीटर मोटी। यह बहुत कठोर होती है, खरोंच और संक्षारण का प्रतिरोध करती है, लेकिन भंगुर हो सकती है; परिशुद्ध या थकान-भारित पुर्ज़ों पर इसे अक्सर सीमित किया जाता है या लैपिंग द्वारा हटाया जाता है।
• विसरण क्षेत्र — इसके नीचे, विलयन में नाइट्रोजन और मिश्रधातु-नाइट्राइड अवक्षेप कठोरता को धीरे-धीरे कोर स्तर तक वापस बढ़ाते हैं। कुल केस गहराई आमतौर पर लगभग 0.2–0.7 mm होती है, कार्बराइज़्ड केसों की तुलना में बहुत उथली, क्योंकि निम्न तापमान विसरण को धीमा करता है और चक्र पहले से ही दहाई घंटों तक चलते हैं।

सतह कठोरता इस्पात पर दृढ़ता से निर्भर करती है: एल्युमिनियम- और क्रोमियम-युक्त ग्रेड लगभग 1000 HV से अधिक हो सकते हैं, जबकि सादे कार्बन इस्पात सतह सुरक्षा से थोड़ा ही अधिक प्राप्त करते हैं — उनमें नाइट्राइड-बनाने वाले तत्वों की कमी होती है।

अच्छी तरह नाइट्राइड होने वाले इस्पात

नाइट्राइडिंग इस्पात जानबूझकर एल्युमिनियम, क्रोमियम, मोलिब्डेनम और वैनेडियम से मिश्रित किए जाते हैं:

• 1.8550 (31CrMoV9) — क्लासिक समर्पित नाइट्राइडिंग इस्पात, पूर्व-कठोर आपूर्ति किया गया।
• 4140 / 42CrMo4 — शाफ़्टों और गियरों के लिए व्यापक रूप से नाइट्राइड किया जाता है जहाँ मध्यम केस कठोरता पर्याप्त होती है।
• H13 (1.2344) — गर्म-कार्य डाई को डाई ढलाई सेवा में सोल्डरिंग और ऊष्मा जाँच का प्रतिरोध करने के लिए नियमित रूप से नाइट्राइड (या नाइट्रोकार्बराइज़) किया जाता है।
• स्टेनलेस और मैरेजिंग ग्रेडों के अपने निम्न-तापमान प्रकार होते हैं ताकि संक्षारण प्रतिरोध या वृद्ध संरचना को नुकसान न पहुँचे।

महत्त्वपूर्ण प्रक्रिया नियम

1. पहले पूर्व-कठोर करें। नाइट्राइडिंग से पहले कोर को शमित और टेम्पर किया जाता है, और अंतिम टेम्परिंग तापमान नाइट्राइडिंग तापमान से सुरक्षित रूप से ऊपर होना चाहिए — अन्यथा चक्र स्वयं कोर को अति-टेम्पर कर देता है।
2. रफ़ मशीनिंग के बाद प्रतिबल-मुक्त करें, ताकि नाइट्राइडिंग चक्र से दो काम करने को न कहा जाए।
3. गैस बनाम प्लाज़्मा। गैस नाइट्राइडिंग किफायती बैच मानक है। प्लाज़्मा (आयन) नाइट्राइडिंग श्वेत परत का बेहतर नियंत्रण प्रदान करती है, स्टेनलेस ग्रेडों पर अधिक आसानी से काम करती है, और अधिक उपकरण लागत पर, क्षेत्रों को यांत्रिक रूप से ढक सकती है।
4. कोई शमन का अर्थ है कोई बचाव नहीं। सतह दोष, विकार्बनीकरण या अंदर जाने वाला नरम कोर बाहर आने पर भी वहाँ होगा — तैयारी की गुणवत्ता परिणाम तय करती है।

नाइट्राइडिंग बनाम कार्बराइज़िंग

दोनों केस प्रक्रियाएँ पूरक हैं, प्रतिस्पर्धी नहीं। कार्बराइज़िंग गहरे केस (आमतौर पर 0.5–2 mm वर्ग), अधिक भार क्षमता और उच्च-मात्रा गियरों पर कम इकाई लागत देती है, लेकिन इसे शमन चाहिए, जिसके बाद विरूपण और परिष्करण-ग्राइंडिंग आती है। नाइट्राइडिंग उथले केस और कम संपर्क-भार सीमाएँ देती है, लेकिन पुर्ज़े को उपचार से पहले अंतिम मशीनिंग किया जा सकता है और वह आयामी रूप से स्थिर निकलता है, बेहतर संक्षारण प्रतिरोध और खरोंच व्यवहार के साथ। निर्णायक कारक आमतौर पर आवश्यक केस गहराई, विरूपण सहनशीलता और यह होता है कि संबंधित इस्पात में वे नाइट्राइड-बनाने वाले तत्व हैं जिन पर नाइट्राइडिंग निर्भर करती है।