Conţinut
- Ce este nitrurarea?
- Cum se face nitrurarea?
- Cum diferă nitrurarea de alte metode de întărire a carcasei?
- Care sunt beneficiile nitrurării?
- Când nu este nitrurarea cea mai bună opțiune?
Tamara Wilhite este scriitoare tehnică, inginer industrial, mamă a doi copii și autor publicat în sci-fi și horror.
Ce este nitrurarea?
Nitrarea este un proces chimic utilizat pentru întărirea metalului - de obicei oțel sau fier. De multe ori se face oțel rezistent la căldură utilizat în aplicații la temperaturi ridicate și oțel folosit pentru fabricarea sculelor, deși titanul și aluminiul pot fi, de asemenea, nitrurate. Aliajele de nitrură create din procesul de nitrurare creează un strat cu o rezistență foarte mare la uzură.
Cum se face nitrurarea?
Nitrarea este un proces termochimic. Există mai multe metode diferite de nitrurare, inclusiv nitrurarea cu gaz, nitrurarea în baie de sare și nitrurarea cu plasmă. În toate aceste cazuri, carcasa sau stratul exterior al oțelului este încălzit la 450-600 grade Celsius în timp ce azotul este difuzat în substrat. Acest lucru creează nitruri sau aliaje de azot. Azotul în sine este prezent la un nivel sub șase procente pentru a garanta crearea de nitrură de g sau Fe4N, un aliaj fragil care afectează performanța pieselor.
La niveluri superioare, se va forma e-nitrură. E-nitrura sau Fe3N este similară și poate fi amestecată cu g'-nitrura. Procesul poate adăuga alte minerale pentru a crea aliaje suplimentare, puternice, în substratul de oțel sau fier. De exemplu, pot fi aliate cu molibden și crom. Acest lucru le îmbunătățește adecvarea prin stingere.
Aluminiu și vanadiu pot fi incluși ca agenți de nitrurare. Adâncimea de nitrurare variază de la 0,1 la 0,7 milimetri. Timpul de nitrurare variază de la câteva ore până la o sută de ore.
Cum diferă nitrurarea de alte metode de întărire a carcasei?
Nitrarea diferă de metodele tradiționale de întărire a carcasei, cum ar fi carburarea. Oțelul este ținut la aceeași temperatură ridicată cu introducerea azotului. Nu există nicio fază de transformare în timpul procesului de răcire. În schimb, carburarea are ca rezultat o transformare de fază atunci când substratul este răcit. Conținutul de carbon al oțelului absoarbe carbonul și compoziția chimică trece de la austenită la martensită. Martensite are o rezistență mai mare la uzură datorită durității sale ridicate.
Nitrocarburarea este un proces similar cu nitrurarea. Cea mai mare diferență între nitrurare și nitrocarburare este că aceasta din urmă forțează carbonul în stratul de suprafață al metalului. Mai mult, nitrocarburarea se poate face numai aliajelor feroase precum oțelul. Rețineți că oțelurile nitrurate au de obicei un conținut de carbon - de obicei între 0,02% și 0,45%, deși oțelurile cu carbon pot fi, de asemenea, nitrurate.
Nitrocarburarea se face din aceleași motive ca și nitrurarea, cum ar fi oțelul de întărire a carcasei pentru angrenaje sau ghidaje metalice. Cu toate acestea, nitrocarburarea este mult mai rapidă decât nitrurarea. Un proces lung de nitrocarburare durează până la șase ore. O altă diferență între nitrocarburare și nitrurare este că nitrocarburarea are loc la temperaturi mult mai ridicate, de obicei în jur de 970 grade Celsius.
Care sunt beneficiile nitrurării?
Unul dintre cele mai mari beneficii ale nitrurării este că minimizează distorsiunile care apar în timpul carburării și stingerii, cele mai populare două procese de tratament termic. Acest lucru creează o suprafață mult mai netedă, care, la rândul său, reduce necesitatea proceselor de prelucrare sau finisare post-tratament termic.
Cu toate acestea, nitrurarea nu elimină necesitatea procesării ulterioare. Procesele mai vechi de nitrurare creează un strat alb de g’-nitrură (Fe4N) care trebuie îndepărtat, deși câteva procese mai noi de nitrurare împiedică formarea acestui aliaj inferior de oțel. Sub aceasta se află zona de difuzie, sau substratul, unde limitele granulelor sunt modificate prin formarea de nitriți. Sub aceasta rămâne materialul de bază neschimbat. Aceste limite sunt evidente atunci când sunt studiate la microscop.
Materialul întărit prezintă un risc redus de formare. Are o rezistență mai mare la temperare și rămâne puternică atunci când este expusă la temperaturi ridicate. Acesta este unul dintre motivele pentru care oțelul nitrurat este utilizat în arme de foc, matrițe de extrudare, unelte de turnare sub presiune, unelte pentru matrițe din plastic și matrițe de forjare.
Nitrarea crește rezistența la oboseală a metalului sau stresul pe care materialul îl poate rezista fără a se rupe. Acest lucru mărește dramatic speranța de viață a instrumentelor.
Metalul nitrurat are o stabilitate dimensională mai bună decât alte materiale tratate termic. Materialul nitrurat are, de asemenea, o sensibilitate mai mică la oboseală.
Nitrarea se poate face la piese metalice scobite. Acest lucru conferă zonei golite ale unei piese un suport mecanic mai bun. De asemenea, reduce riscul de fisurare cauzat de deformarea elastică, în timp ce părțile nitrurate sunt, de asemenea, mai puțin susceptibile să se deformeze în primul rând.
Când nu este nitrurarea cea mai bună opțiune?
În timp ce nitrurarea creează o duritate ridicată a suprafeței, nu va fi întotdeauna cea mai bună alegere. De exemplu, aplicațiile cu uzură abrazivă pot purta încă oțel cu 1 nitrură. Încărcăturile cu puncte ridicate pot îndepărta stratul nitrurat. Cu toate acestea, oțelul nitrurat este o alegere bună pentru aplicațiile de uzură a adezivului. Acest lucru se datorează faptului că suprafața nitrurată reduce fricțiunea, menținând în același timp rezistența la coroziune.
Acest articol este corect și fidel, după cunoștințele autorului. Conținutul are doar scop informativ sau de divertisment și nu înlocuiește consilierea personală sau sfatul profesional în probleme de afaceri, financiare, juridice sau tehnice.
