Nitrürleme Temelleri: Su Verme Olmadan Gaz ve Plazma Nitrürleme

Nitrürleme, çelik yüzeyleri orta sıcaklıkta azotla sertleştirir — su verme yok, minimum çarpılma. Bu kılavuz difüzyon bölgesini, beyaz tabakayı ve hangi çeliklerin iyi yanıt verdiğini kapsar.

Farklı bir sertleştirme prensibi

Sementasyonun aksine, nitrürleme bir faz dönüşümüne dayanmaz. Parçalar, azot sağlayan bir ortamda (amonyak gazı veya azot plazması) çeliğin temperleme ve dönüşüm sıcaklıklarının altında, kabaca 500–580 °C'ye ısıtılır. Azot içeri difüze olur ve çelikteki alaşım elementleriyle ince, sert nitrürler oluşturur. Sonrasında hiçbir şey su verilmediği için çarpılma minimumdur ve bitmiş parçalar işlenebilir.

İki bölge

Nitrürlenmiş bir yüzeyin iki ayrı bölgesi vardır:

Bileşik tabaka ("beyaz tabaka") — demir nitrürlerden oluşan ince bir yüzey filmi, tipik olarak birkaç mikrometreden birkaç on mikrometreye kadar kalınlıkta. Çok serttir, yenmeye ve korozyona dayanıklıdır ancak gevrek olabilir; hassas veya yorgunluk yüklü parçalarda genellikle sınırlanır veya lepleme ile çıkarılır.
Difüzyon bölgesi — altında, çözeltideki azot ve alaşım-nitrür çökeltileri sertliği kademeli olarak çekirdek seviyesine geri yükseltir. Toplam yüzey derinlikleri tipik olarak yaklaşık 0.2–0.7 mm'dir, sementasyonlu yüzeylerden çok daha sığdır, çünkü daha düşük sıcaklık difüzyonu yavaşlatır ve döngüler zaten onlarca saat sürer.

Yüzey sertliği çeliğe güçlü şekilde bağlıdır: alüminyum ve krom içeren kaliteler kabaca 1000 HV'yi aşabilirken, sade karbon çelikleri yüzey korumasından biraz daha fazlasını kazanır — nitrür oluşturan elementlerden yoksundurlar.

İyi nitrürlenen çelikler

Nitrürleme çelikleri alüminyum, krom, molibden ve vanadyum ile bilinçli olarak alaşımlanır:

1.8550 (31CrMoV9) — klasik özel nitrürleme çeliği, ön sertleştirilmiş olarak tedarik edilir.
4140 / 42CrMo4 — orta yüzey sertliğinin yeterli olduğu şaftlar ve dişliler için yaygın olarak nitrürlenir.
H13 (1.2344) — sıcak iş kalıpları, basınçlı döküm hizmetinde lehimlenmeye ve ısı çatlamasına direnmek için rutin olarak nitrürlenir (veya nitrokarbürlenir).
Paslanmaz ve maraging kalitelerin, korozyon direncine veya yaşlandırılmış yapıya zarar vermemek için kendi düşük sıcaklık varyantları vardır.

Önemli proses kuralları

Önce ön sertleştirin. Çekirdek nitrürlemeden önce su verilir ve temperlenir ve son temperleme sıcaklığı nitrürleme sıcaklığının güvenli şekilde üzerinde olmalıdır — aksi takdirde döngünün kendisi çekirdeği aşırı temperler.
Kaba işlemeden sonra gerilme giderin, böylece nitrürleme döngüsünden iki iş yapması istenmez.
Gaz ve plazma karşılaştırması. Gaz nitrürleme ekonomik parti standardıdır. Plazma (iyon) nitrürleme beyaz tabakanın daha iyi kontrolünü sunar, paslanmaz kalitelerde daha kolay çalışır ve daha yüksek ekipman maliyetiyle alanları mekanik olarak maskeleyebilir.
Su verme yoksa kurtarma da yok. Yüzey kusurları, dekarbürizasyon veya giren yumuşak bir çekirdek çıkarken de orada olacaktır — hazırlık kalitesi sonucu belirler.

Nitrürleme ve sementasyon karşılaştırması

İki yüzey işlemi rakip değil tamamlayıcıdır. Sementasyon daha derin yüzeyler (genellikle 0.5–2 mm sınıfı), daha yüksek yük kapasitesi ve yüksek hacimli dişlilerde daha düşük birim maliyet verir, ancak bir su verme gerektirir, ardından gelen çarpılma ve son taşlama ile. Nitrürleme daha sığ yüzeyler ve daha düşük temas yükü limitleri verir, ancak parça işlemden önce son işlenebilir ve boyutsal olarak kararlı çıkar, daha iyi korozyon direnci ve yenme davranışı ile. Belirleyici faktörler genellikle gerekli yüzey derinliği, çarpılma toleransı ve söz konusu çeliğin nitrürlemenin bağlı olduğu nitrür oluşturan elementleri taşıyıp taşımadığıdır.