Nitrokarbürizasyon işlemi bir termokimyasal yüzey işlem prosesidir. Azotun çelik yüzeyine difüzyonun sonucu malzemenin yüzeyinde aşınma direncinin yüksek olduğu sert bir tabaka oluşur. Her malzemenin bir nitrokarbürizasyon kabiliyeti vardır. Nitrokarbürizasyon bazı çeliklerde korozyon direnci ve yorulma dayanımını artırır. Bazı çeliklerde ise korozyon direncini düşürür.
Gaz Nitrokarbürizasyon Uygulamaları Detay
Nitrokarbürizasyon işlemi 550-600oC sıcaklık aralığında uygulanmaktadır.Nitrokarbürizasyon prosesi düşük alaşımlı çeliklerde uygulanmaktadır. Düşük alaşımlı çeliklerde nitrür yapıcı element olmayışı sertleşmeyi zayıflatmaktadır.
Bu proseste Sıcaklık yüksek tutulur ve difüzyon miktarı bu sıcaklıkla arttırılır. Yalnız difüzyon artışı tek başına sertliği arttırıcı etken olmamaktadır. Çelik alaşımsız olduğu için azot atomları çok derinlere serbestçe difüze olabilmektedir ve buda sertlik oluşturmamaktadır. Bu proseste azotun derinlere inmeden yüzeyde yoğunlaşması için azotla beraber karbon atomu da kullanılmaktadır. Karbon atomu atomik boşlukları doldurarak azotun ilerlemesini engellemekte ve yüzeyde azot konsatrasyonunun artmasını sağlamaktadır. Sıcaklık arttırıldığı zaman yüksek difüzyon hızından dolayı yüzeyde beyaz tabaka oluşumu azalmaktadır. Karbon difüzyonu nitrokarbürizasyon işleminde beyaz tabaka oluşumu için önemlidir. Tuz nitrasyon diye adlandırılan tenifer prosesi aslında bir nitarsyon prosesi değil nitrokarbürizasyon prosesidir. Kısa çevrimli olan bu proses malzemenin aşınma direncini yükseltir.
Kn Kontrollü Gaz Nitrokarbürizasyonun Faydaları
- Belirli alaşımlarda aşınma ve korozyon dayanımı
- Sertleştirme işlemleri oranla çarpılma oranı düşük
- Kırılganlık düşük
- Proses yenilenebilirliği
Nitrasyon işleminde düşük sıcaklıkta ve uygun Kn değerinde tane sınırı nitrürleri oluşmamaktadır.
Nitrokarbürizasyon işleminde ise yüksek sıcaklık ve yüksek yüzey konsantrasyonun dan dolayı tane sınırı nitrürleri oluşmakta ve bu tane sınırı nitrürleri hasarlara sebep olabilmektedir. Nitrokarbür prosesinin en büyük dez avantajlarından biri de tane sınırları nitrürleri (Network) dir.
Nitrokarbür işleminde yüzeyde yüksek azot konsantrasyonu olmasından dolayı bu kalıplarda difüzyon derinliği kalıptav ocağında oluşabilecek yüksek sıcaklıklarda çok hızlı bir şekilde ilerleyebilmekte ve yüksek difüzyon derinliğindendolayı kalıbın kırılarak hasara uğramasına sebep olabilmektedir.
Nitrasyon işleminde düşük sıcaklıkta difüzyon hızı düşük olduğundan dolayı istenilen derinliğe ulaşabilmek için süre uzamaktadır.
Nitrokarbür prosesinde ise çok kısa sürede istenilen derinliklere ulaşılabilmektedir.
Nitrürlenmiş yüzeyler katmanlı bir yapıda olup en dış yüzey beyaz tabaka diye isimlendirilen γ fazından oluşmaktadır. Böyle bir yüzey tabakası çok sert ve gevrek olup kullanımda pullanma şeklinde aşındığından istenmemektedir. Özel nitrürleme yöntemleri ile bu tabaka azaltılabilmekte veya daha az gevrek yapılabilmektedir. Daha sonraki bölge Fe3N kristal yapılı ε fazının oluşumu ile sertleşmiş olan difüzyon bölgesidir.
Gaz Nitrokarbürizasyonun Avantajları
Aşağıdaki çelik türlerinde yüksek sertlikler elde edilir:
- Düşük alaşımlı çelikler (nitralloy, 4340, 4140, …)
- Sıcak iş takım çelikleri 0.4 C- 5 Cr- Si- Mo(1.2343, 1.2344, 1.2606, …)
- Takım çelikleri 0.5-1.5 C- Cr-Mo-W-V (1.2363, 1.2379, 1.3343, …)
- Korozyona dirençlidir (alaşımlı çelikler ve takım çelikleri için). Korozyon direnci şu sırayla artar; γ-nitrür, ε-nitrürve ε-karbonitrür.
- Malzemenin çekirdek özelliklerinde bir değişim olmaz.
