Asas Penitridaan: Penitridaan Gas dan Plasma Tanpa Lindap Kejut

Prinsip pengerasan berbeza

Tidak seperti pengkarbonan, penitridaan tidak bergantung pada perubahan fasa. Bahagian dipanaskan kepada kira-kira 500–580 °C — di bawah suhu pembajaan dan perubahan keluli — dalam persekitaran pembekal nitrogen (gas ammonia, atau plasma nitrogen). Nitrogen meresap masuk dan membentuk nitrida halus dan keras dengan unsur pengaloian dalam keluli. Kerana tiada apa-apa dilindap kejut selepas itu, herotan adalah minimum dan bahagian siap boleh dirawat.

Dua zon

Permukaan bernitrida mempunyai dua wilayah berbeza:

• Lapisan sebatian ("lapisan putih") — filem permukaan nipis nitrida besi, lazimnya beberapa mikrometer hingga beberapa puluh mikrometer tebal. Ia sangat keras, menahan lelasan geseran dan kakisan, tetapi boleh jadi rapuh; pada bahagian ketepatan atau berbeban lesu ia sering dihadkan atau dikeluarkan melalui pelelaan.
• Zon resapan — di bawahnya, nitrogen dalam larutan dan mendakan nitrida aloi meningkatkan kekerasan secara beransur kembali ke tahap teras. Kedalaman kes jumlah lazimnya kira-kira 0.2–0.7 mm, jauh lebih cetek berbanding kes berkarbon, kerana suhu lebih rendah memperlahankan resapan dan kitaran sudah berjalan berpuluh jam.

Kekerasan permukaan sangat bergantung pada keluli: gred mengandungi aluminium dan kromium boleh melebihi kira-kira 1000 HV, manakala keluli karbon biasa memperoleh tidak lebih daripada perlindungan permukaan — ia kekurangan unsur pembentuk nitrida.

Keluli yang bernitrida dengan baik

Keluli penitridaan dialoi dengan sengaja dengan aluminium, kromium, molibdenum dan vanadium:

• 1.8550 (31CrMoV9) — keluli penitridaan khusus klasik, dibekalkan prakeras.
• 4140 / 42CrMo4 — dinitrida secara meluas untuk aci dan gear di tempat kekerasan kes sederhana mencukupi.
• H13 (1.2344) — acuan kerja panas lazimnya dinitrida (atau dinitrokarbonkan) untuk menahan pematerian dan rekahan haba dalam perkhidmatan tuangan acuan.
• Gred tahan karat dan maraging mempunyai varian suhu rendah mereka sendiri untuk mengelakkan merosakkan rintangan kakisan atau struktur berumur.

Peraturan proses yang penting

1. Prakeras dahulu. Teras dilindap kejut dan dibaja sebelum penitridaan, dan suhu pembajaan akhir mesti berada dengan selamat di atas suhu penitridaan — jika tidak kitaran itu sendiri membaja berlebihan teras.
2. Lepaskan tegasan selepas pemesinan kasar, supaya kitaran penitridaan tidak diminta melakukan dua kerja.
3. Gas lwn plasma. Penitridaan gas ialah standard kelompok ekonomi. Penitridaan plasma (ion) menawarkan kawalan lapisan putih lebih baik, berfungsi pada gred tahan karat dengan lebih mudah, dan boleh menutup kawasan secara mekanikal, pada kos peralatan lebih tinggi.
4. Tiada lindap kejut bermaksud tiada penyelamatan. Kecacatan permukaan, penyahkarbonan atau teras lembut yang masuk akan tetap ada apabila keluar — kualiti penyediaan memutuskan hasilnya.

Penitridaan berbanding pengkarbonan

Dua proses kes ialah pelengkap, bukan pesaing. Pengkarbonan memberikan kes lebih dalam (lazimnya kelas 0.5–2 mm), kapasiti beban lebih tinggi dan kos unit lebih rendah pada gear volum tinggi, tetapi ia memerlukan lindap kejut, dengan herotan dan pengisaran kemasan yang menyusul. Penitridaan memberikan kes lebih cetek dan had beban sentuhan lebih rendah, tetapi bahagian boleh dimesin kemasan sebelum rawatan dan keluar stabil dari segi dimensi, dengan rintangan kakisan dan kelakuan geseran lebih baik. Faktor penentu biasanya kedalaman kes yang diperlukan, toleransi herotan dan sama ada keluli berkenaan membawa unsur pembentuk nitrida yang menjadi pergantungan penitridaan.