Nitrasyon Çelikleri

Nitrasyon Çelikleri

Kolay nitrürlenebilir çeliklerin örnekleri arasında SAE 4100, 4300, 5100, 6100, 8600, 8700, 9300 ve 9800 serisi, İngiltere uçak kalitesinde BS 4S 106, BS 3S 132, 905M39 (EN41B), paslanmaz çelikler, bazı takım çelikleri ( Örneğin H13 ve P20) ve belirli dökme demirler.

Tercih edilen malzeme genellikle bir nitrürleme çeliği, nitrür oluşturan elementlere sahip alaşımlı çeliklerdir. Nitrürleme çelikleri krom-molibden çelikleridir ve nitrürlemeden sonra çok daha yüksek yüzey sertliği üreten alüminyum içerir.

Nitrür oluşturan elementlerden alüminyum, krom, vanadyum ve molibden, özellikle krom ve alüminyum elementleri yüzey sertliğini etkiler. Bununla birlikte,% 1 alüminyum, sertlikte% 3 kromdan daha yüksek bir artışa neden olur ve çeliğin karbon içeriğinden bağımsızdır, çünkü alüminyum karbür oluşturmaz ve bu nedenle nitrür oluşumu için tamamen mevcuttur.

Daha düşük molibden ve vanadyum içerikleri tavlama direncini artırır ve temper kırılganlığına karşı hassasiyeti azaltır.

Ek alaşım elemanlarının neden olduğu daha yüksek yüzey sertliği, bir aşınma ortağına daha düşük yapışma eğilimi ve artan aşınma direnci ile sonuçlanır. Bununla birlikte, artan yüzey sertliği aynı zamanda mekanik zorlama sırasında daha yüksek bir çatlama riskine yol açar.

Alüminyum, nitrojen için güçlü bir afiniteye sahiptir ve% 1.0'a kadar alüminyum miktarlarında oldukça kararlı olan çok sert alüminyum nitrürler oluşturur. % 1.0'ın üzerinde, alüminyumun ortaya çıkan nitrürleme sertliği üzerinde hiçbir etkisi yoktur.

Nitrürlenmiş bileşenin deforme olabilirliği sadece ince, sert nitrür tabakasına değil, aynı zamanda temel malzemenin kimyasal bileşimine ve yapısına da bağlı olduğundan, aşağıdaki tüm nitrürlenmiş çelikler için geçerlidir: Yapı ne kadar homojen ve ince taneli ise, nitrürleme sonucu o kadar iyi olur.

Bununla birlikte, genellikle, tavlanmış başlangıç ​​durumu (QT), yumuşak tavlanmış duruma (A) göre tercih edilir.

Azot, aşağıdaki aşamalarda çevreleyen ortamdan aktarılır.

• Bileşenin yüzeyinde nitrojen atomlarının adsorpsiyonu
• Bileşen yüzeyi tarafından (nitrojen atomlarının) absorpsiyonu
• Azot atomlarının tane sınırları boyunca ve tane içinde difüzyonu

Nitrürler, bileşenin yüzeyindeki tohum noktalarının etrafında oluşur (birkaç tanenin birleştiği tane sınırları ve düğümler). Azot konsantrasyonu ve nitrürleme süresi arttıkça, nitrürler daha derin büyür ve kapalı bir tabaka oluşana kadar yanal olarak taneler halinde genişler. Nitrür oluşturan alaşım elementleri ile birlikte, nitrürler matris içinde mikroskobik olarak oluşur ve dağılır.

 Bu tabakanın belirli bir gözeneklilik göstermesi neredeyse kaçınılmazdır. Bunun nedeni, bağlantı tabakasındaki tane sınırları gibi enerji açısından uygun noktalarda moleküler nitrojene rekombinasyondur. Bağlantı tabakası kırılgan olabilir ve bu nedenle bazı durumlarda taşlama yoluyla çıkarılır. Bitişik difüzyon bölgesi, mukavemet özelliklerini (yorulma direnci) etkiler ve yuvarlanma aşınması ve aşınmaya karşı direnci artırır.

Nitrür katmanlarının bileşimi, nitrürleme koşulları uyarlanarak ve malzemeler sistematik olarak seçilerek önemli ölçüde değiştirilebilir. Difüzyon bölgesinin sertliğinden temel malzemenin çekirdek sertliğine geçiş sıvıdır, bu da yüzey katmanlarının aksine mekanik zorlama sırasında ufalanma riskini azaltır. Nitrür tabakaları da yaklaşık 550 derece C

 Nitrürleme sertliğinin derinliği, nitrür tabakasının kalınlığı için karakteristik bir değerdir. Yüzeyden sertliğin çekirdek sertliğinden hala 50 HV daha yüksek olduğu noktaya olan dikey mesafeyi tanımlar.

Meneviş sıcaklığı arttıkça Cr ve Mo karbür miktarı da artar. Bu, nitrürlerin çökelmesini azaltır ve sertlikte daha düşük bir artışa neden olur. Çekirdek sertliğinin düşmesini önlemek için nitrürleme sıcaklığının tavlama sıcaklığının altında olması gerekir.

 Alüminyum içeren çelik kaliteleri, bileşenin yüzeyinde çökelme meydana gelirse mikroskobik, oksidik saflık seviyesini bozan ve nitrojenin bileşen yüzeyine yayılmasını önleyen daha fazla alüminyum oksit oluşturur.

Bir temel malzemenin (nitrürleme çeliği) alaşım içeriği ne kadar yüksekse, elde edilebilecek yüzey sertliği o kadar yüksek olur. Nitrürlenmiş yüzey katmanındaki artık sıkıştırma gerilimi de artar, bu da daha yüksek yorgunluk mukavemetine yol açar. Bununla birlikte, bu aynı zamanda, alaşım elementleri nitrojenin bileşenin iç kısmına difüzyonunu bozduğu için elde edilebilecek nitrürleme sertliği derinliğini de azaltır.

Nitrasyon Çeliklerinin Özellikleri

Aşağıdakiler nitrürlenmiş çeliklerin özellikleridir

• Aşınmaya karşı yüksek direnç
• Yüksek yüzey sertliği
• Daha düşük sürtünme katsayısı
• Geliştirilmiş korozyon direnci
• Yaklaşık 500 derece C'ye kadar geliştirilmiş ısı direnci
• Artan yorgunluk mukavemeti
• İyi boyut ve şekil doğruluğu
  
  

Kimyasal Değerleri