A felületi keménysége Nitriding ötvözet acél a legmagasabb a legkülső rétegben a nitridek intenzív képződése miatt. A nitriding folyamat magában foglalja a nitrogénatomok diffúzióját az acél felületébe, amely reagál a vas vagy más ötvözet elemekkel, hogy kemény nitrideket képezzenek, például vas-nitrideket (Fe4N, Fe2-3N), króm-nitrideket vagy alumínium-nitrideket. Ezek a vegyületek szignifikánsan növelik a felületi keménységet, elérve az értékeket, mint a HV 1000-1200 vagy még magasabbak. Ez az edzett réteg az anyagot nagyon ellenállóvá teszi a kopással, kopással és a felszíni fáradtsággal, ideális ezáltal nagy teljesítményű alkalmazásokhoz olyan iparágakban, mint például az autóipar, az űrkutatás és a szerszámok. Ennek a nagy felületi keménységnek az elsődleges előnye, hogy az anyag fokozott képessége ellenállni a felületi károsodásoknak, a funkcionalitás és az esztétika fenntartásának kemény körülmények között.
A nitriding folyamat fokozatos keménységi gradienst eredményez az acél magjáig. Ahogy a nitrogén diffundál az acélba, a nitrogén koncentrációja a mélységgel csökken, ami a felszín alatti fokozatosan alacsonyabb nitrid sűrűségét eredményezi. Ez azt okozza, hogy a keménység fokozatosan csökken a külső nitride rétegből az alapjául szolgáló acélba. A felület közelében lévő keménység olyan magas lehet, mint a HV 1000-1200, míg a felület alatt néhány mikronnál a keménység a HV 600-800 körül csökken. Ahogy tovább haladsz a nitride rétegbe, még lágyabbá válik, a keménységi értékek tovább csökkennek. A keménységgradiens biztosítja, hogy az acél megőrizze a kemény magot, amely képes ellenállni a mechanikai feszültségeknek, miközben kemény külsőt biztosít a kopás és a fáradtság ellen. Ezt a keménységi gradienst az alkalmazási igények alapján lehet megtervezni, optimális egyensúlyt biztosítva a felület tartóssága és a belső szilárdság között.
A nitrált felület alatt az anyag magkeménységét a nitriding folyamat nagymértékben nem érinti. Az anyag magja, amely az acél nagy része, megtartja eredeti keménységét és mechanikai tulajdonságait, az alap acélötvözet által meghatározottak szerint. Az ötvözött acél nitridálásához a fő keménység a HV 300-450 tartományban marad, az ötvözet összetételétől, a hőkezelési előzményektől és az általános fémkohászati szerkezettől függően. Noha a nitriding jelentősen növeli a felületi tulajdonságokat, a mag biztosítja a szükséges rugalmasságot, az ütésállóságot és a keménységet, amelyek megvédik az részt a katasztrofális meghibásodástól. A lágyabb mag lehetővé teszi az alkatrész számára, hogy elnyelje az ütési erőket repedés vagy törékenyé válás nélkül, hozzájárulva az anyag általános teljesítményéhez olyan igényes alkalmazásokban, ahol mind a keménység, mind a keménység szükséges.
A folyamatparaméterek hatása: Számos nitrid -paraméter, beleértve az időt, a hőmérsékletet és a nitrogénkoncentrációt, döntő szerepet játszik a nitride réteg mélységének és a kapott keménységi profil meghatározásában. A hosszabb nitrididek és a magasabb hőmérsékletek lehetővé teszik, hogy a nitrogén mélyebben diffundáljon az acélba, ami vastagabb nitride réteget eredményez, magasabb felületi keménységgel. Ezzel szemben a rövidebb nitrididek vagy az alacsonyabb hőmérsékletek vékonyabb nitrid réteget eredményezhetnek, kevésbé kiemelt felületi keménységgel. A nitrid -atmoszférában a nitrogénkoncentráció szintén befolyásolja az edzett réteg vastagságát. Például a magasabb nitrogénkoncentrációk általában mélyebb és nehezebb nitridrid réteghez vezetnek. Ezen paraméterek feletti ellenőrzés lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy a nitride réteg mélységét és keménységét testreszabhassák a speciális alkalmazási követelmények, a kopásállóság kiegyensúlyozása és az alapszilárdság kiegyensúlyozása.
A rétegmélység hatása a teljesítményre: A nitride réteg mélysége jelentősen befolyásolja az anyag teljesítményjellemzőit. A sekélyebb nitridrid réteg ideális alkalmazásokhoz, ahol az alkatrész könnyű kopásnak vagy felszíni kopásnak van kitéve. Az ilyen típusú kezelés kiváló kopási ellenállást kínál, miközben megőrzi a kemény magot az általános szerkezeti integritás szempontjából. A mélyebb nitridrid réteg viszont jobban alkalmas a súlyos kopás, fáradtság vagy nagy hatású terhelésnek kitett alkatrészekhez, mivel jelentősebb védelmet és hosszabb élettartamot biztosít. A nitridrid rétegben lévő változó keménység biztosítja, hogy az alkatrész ellenálljon a magas szintű felületi stressznek, miközben elkerüli a katasztrofális kudarcot a törékenység miatt.
