Nitriding کی بنیادیات: بغیر Quench کے Gas اور Plasma Nitriding

ایک مختلف سخت کاری کا اصول

Carburizing کے برعکس، nitriding کا انحصار phase transformation پر نہیں ہوتا۔ پرزوں کو تقریباً 500–580 °C تک گرم کیا جاتا ہے — اسٹیل کے tempering اور transformation درجہ حرارت سے نیچے — nitrogen فراہم کرنے والے ماحول میں (ammonia gas، یا nitrogen plasma)۔ Nitrogen اندر سرایت کرتا ہے اور اسٹیل میں موجود ملاوٹی عناصر کے ساتھ باریک، سخت nitrides بناتا ہے۔ چونکہ اس کے بعد کچھ بھی quench نہیں کیا جاتا، distortion کم سے کم ہوتی ہے اور تیار پرزوں کا علاج کیا جا سکتا ہے۔

دو زونز

Nitrided سطح کے دو الگ علاقے ہوتے ہیں:

• Compound layer ("white layer") — iron nitrides کی ایک پتلی سطحی تہہ، عام طور پر چند micrometres سے چند دسیوں micrometres موٹی۔ یہ بہت سخت ہوتی ہے، scuffing اور corrosion کی مزاحمت کرتی ہے، لیکن بھربھری ہو سکتی ہے؛ precision یا fatigue-loaded پرزوں پر اسے اکثر محدود کر دیا جاتا ہے یا lapping سے ہٹا دیا جاتا ہے۔
• Diffusion zone — اس کے نیچے، محلول میں nitrogen اور alloy-nitride رسوب سختی کو بتدریج core کی سطح تک واپس بڑھاتے ہیں۔ Total case depths عام طور پر تقریباً 0.2–0.7 mm ہوتی ہیں، carburized cases کے مقابلے میں بہت اتھلی، کیونکہ کم درجہ حرارت diffusion کو سست کر دیتا ہے اور cycles پہلے ہی دسیوں گھنٹے چلتے ہیں۔

سطح کی سختی اسٹیل پر بہت زیادہ منحصر ہوتی ہے: aluminium- اور chromium والی گریڈز تقریباً 1000 HV سے تجاوز کر سکتی ہیں، جبکہ سادہ carbon steels کو سطحی تحفظ سے زیادہ کچھ حاصل نہیں ہوتا — ان میں nitride بنانے والے عناصر موجود نہیں ہوتے۔

وہ اسٹیلز جن کی nitriding اچھی ہوتی ہے

Nitriding steels کو جان بوجھ کر aluminium، chromium، molybdenum اور vanadium کے ساتھ ملاوٹ کیا جاتا ہے:

• 1.8550 (31CrMoV9) — کلاسیکی مخصوص nitriding steel، pre-hardened فراہم کی جاتی ہے۔
• 4140 / 42CrMo4 — shafts اور gears کے لیے بڑے پیمانے پر nitrided، جہاں معتدل case hardness کافی ہوتی ہے۔
• H13 (1.2344) — hot-work dies کو die casting سروس میں soldering اور heat checking کی مزاحمت کے لیے معمول کے مطابق nitrided (یا nitrocarburized) کیا جاتا ہے۔
• Stainless اور maraging گریڈز کی اپنی کم درجہ حرارت والی اقسام ہوتی ہیں تاکہ corrosion resistance یا aged structure کو نقصان نہ پہنچے۔

اہم process اصول

1. پہلے pre-harden کریں۔ Core کو nitriding سے پہلے quench اور temper کیا جاتا ہے، اور آخری tempering temperature nitriding temperature سے محفوظ طور پر اوپر ہونا چاہیے — ورنہ خود cycle ہی core کو over-temper کر دے گا۔
2. Rough machining کے بعد stress-relieve کریں، تاکہ nitriding cycle سے دو کام نہ لیے جائیں۔
3. Gas بمقابلہ plasma۔ Gas nitriding اقتصادی batch معیار ہے۔ Plasma (ion) nitriding white layer پر بہتر کنٹرول فراہم کرتی ہے، stainless گریڈز پر زیادہ آسانی سے کام کرتی ہے، اور علاقوں کو مکینیکل طور پر mask کر سکتی ہے، مگر equipment کی لاگت زیادہ ہوتی ہے۔
4. Quench نہ ہونے کا مطلب ہے کوئی بچاؤ نہیں۔ سطحی نقائص، decarburization یا نرم core اندر جاتے وقت جو ہوگا وہی باہر آتے وقت بھی ہوگا — تیاری کا معیار ہی نتیجہ طے کرتا ہے۔

Nitriding بمقابلہ carburizing

دونوں case processes ایک دوسرے کے تکمیلی ہیں، حریف نہیں۔ Carburizing زیادہ گہرے cases دیتی ہے (عام طور پر 0.5–2 mm درجے کے)، زیادہ load capacity اور high-volume gears پر کم unit cost، لیکن اسے quench درکار ہوتا ہے، اس کے ساتھ distortion اور finish-grinding آتی ہے۔ Nitriding اتھلے cases اور کم contact-load حدود دیتی ہے، لیکن پرزے کی finish-machining ٹریٹمنٹ سے پہلے کی جا سکتی ہے اور یہ جہتی طور پر مستحکم نکلتا ہے، بہتر corrosion resistance اور scuffing رویے کے ساتھ۔ فیصلہ کن عوامل عام طور پر درکار case depth، distortion برداشت اور یہ ہوتے ہیں کہ آیا زیر بحث اسٹیل میں وہ nitride بنانے والے عناصر موجود ہیں جن پر nitriding کا انحصار ہے۔