Plynová nitridácia

Plynová nitridácia je termochemický proces cementovania ocele používaný na zvýšenie odolnosti proti opotrebovaniu, tvrdosti povrchu a únavovej životnosti rozpúšťaním zrazenín dusíka a tvrdých nitridov.

Výhody

Nitridácia sa s výhodou používa pre komponenty, ktoré sú vystavené veľkému zaťaženiu. Pri nitridácii sa zvýši tvrdosť povrchu, takže sú mimoriadne odolné voči opotrebovaniu, odieraniu a zadretiu. Únavová životnosť sa zdokonaľuje hlavne kvôli vytvoreniu povrchových tlakových pnutí. Široký rozsah možných teplôt a hĺbok cementovania, ktoré umožňujú úpravu rôznych vlastností spracovávaných komponentov, umožňuje plynovú nitridáciu využiť v širokom spektre oblastí.

Aplikácie a materiály

Medzi typické aplikácie patria ozubené kolesá, kľukové hriadele, vačkové hriadele, zdvíhadlá ventilov, komponenty ventilov, pružiny, vytláčacie skrutky, liate nástroje, formy na kovanie, formy na extrúziu hliníka, vstrekovače a plastové formy.

Nitridácia je najúčinnejšia, ak sa aplikuje na spektrum ocelí s obsahom prvkov vytvárajúcich nitridy, napríklad chróm, molybdén, vanád a hliník. Tento proces možno použiť aj na nástrojové ocele, ako sú ocele spracovávané za tepla, za studena a formované ocele. Medzi nízkoteplotné aplikácie patrí nitridácia pružinových ocelí, aby sa predĺžila únavová životnosť pružín pre automobily. Vo všeobecnosti, všetky železné materiály (až do 5 % chrómu) môžu byť nitridované plynom. V prípade vyššieho obsahu legujúcich prvkov a pre plynovú nitridáciu nehrdzavejúcej ocele je možné zvážiť plazmovú nitridáciu. Plynová nitridácia spekaných ocelí s nízkou hustotou sa neodporúča.

Na dosiahnutie optimálnych výsledkov by mal materiál pred plynovou nitridáciou prejsť vytvrdením a popúšťaním.

Detaily procesu

Plynová nitridácia je proces vykonávaný pri nízkej teplote (typicky 520 °C/970 °F). Ide o „termochemické“ tepelné spracovanie s nízkou deformáciou, ktoré sa používa na zlepšenie povrchových vlastností hotových alebo takmer hotových železných komponentov. Ak sa pridá plyn uvoľňujúci uhlík, tento proces sa nazýva plynová nitrokarbonizácia. Vrstva sa obvykle skladá z dvoch zón – kompozitná vrstva (biela vrstva), ktorou môže byť kubický alebo hexagonálny nitrid a difúzna vrstva nižšie s vyzrážanými zrazeninami dusíka a tvrdého nitridu. Kompozitná vrstva na povrchu komponentov je zodpovedná za hlavné vlastnosti vysokej odolnosti proti opotrebovaniu, odieraniu a zadretiu. Difúzna vrstva prispieva k zvýšeniu únavovej pevnosti a funguje ako podpora pre vrstvu tvrdej kompozitnej zmesi. Vďaka regulácii a nastaveniu atmosféry používanej pri procese je možné ovplyvniť tvorbu vrstvy – od tenkých vrstiev zmesi na zlepšenie únavovej pevnosti až po hrubé vrstvy zlúčenín bohatých na dusík a uhlík v prípade plynnej nitrokarbonizácie a následnej oxidácie, ak sa požaduje dobrá odolnosť proti opotrebovaniu a korózii. V tomto prípade je preferovanou voľbou Corr-I-Dur^®.