Yüzey işlem prosesi olan nitrasyon, azotun çelik yüzeyine difüzyonu ile sert bir tabaka oluşmasını sağlayan ısıl işlem uygulamasıdır. Azotun çelik yüzeyine difüzyonu ile malzemenin yüzey kısmında yüksek seviye aşınma direncine sahip sert bir tabaka elde edilir. Her malzemenin bir nitrasyon yeteneği bulunur. Bazı çeliklerde nitrasyon korozyon direnci ve yorulma dayanımını yükselten bir prosestir. Nitrasyon bazı çeliklerde ise korozyon dayanımını düşürür.
Nitrasyon Uygulaması Nedir?
Nitrasyon düşük sıcaklık yüzey sertleştirme işlemlerinden biri olarak karşımıza çıkar. Çeliğe difüzyon aracılığıyla azot verme prosesidir. Azot atomlarının ara yer atomu olarak verilmesiyle yüzeyde sert bir tabaka elde edilmesi işlemidir. Nitrasyon işlemi 480-540°C arası sıcaklıklarda azotun atomik bölümünün ferrit gaza geçişidir.
Oda sıcaklığında gerçekleştirilen soğutma işlemi sırasında faz dönüşümü söz konusu değildir. Azotun yapıya girmesinin ardından soğurken demir nitrür ve çelikte bulunan diğer elementlerle alaşım nitrürleri oluşturarak çökelme olması söz konusudur.
Nitrürleme prosesi 480-540°C aralığında yapılır. Bu sıcaklıklar esnasında karbonlu çelikler ferritik yapıdadır. Nitrürleme prosesi Al, Cr, Mo, Ti ve V gibi nitrür meydana getiren elementleri içeren çeliklere yapılır. Nitrürleme sırasında çelik yüzeyindeki atomik azot iç bölümlere doğru yönelir. Genellikle 5-15 μm aralığında çok ince nitrür çökeltileri meydana getirir.
Demir içerisinde kısmı olarak çözünen azot, %6’ya kadar olan bileşimlerde ferrit ile katı çözelti meydana getirir. Nitrürlenmiş yüzey katmanlı bir yapıya sahiptir. En dış yüzey beyaz tabaka olarak tanımlanan γ fazından meydana gelir. Yüzey tabakası oldukça sert ve gevrektir. Nitrürleme teknikleriyle bu tabaka azaltılabilir. Daha az gevrek yapılabilmesi söz konusudur.
Nitrasyon Uygulamaları Nelerdir?
Otomotiv sektöründe tercih edilen yedek ve kalıp parçaların pek çoğu ısıl işlem uygulamalarına maruz kalır. Malzemelerin mekanik özelliklerini istenilen seviyeye ulaştırmak için ısıl işlem proseslerinden yararlanılmaktadır. Otomotiv sektöründe ani yük değişimleri ve güvenlik söz konusu olduğu için yapılan ısıl işlem uygulamaları tekrarlanabilir. Otomotiv sektöründe nitrasyon ve nitrokarbürizasyon uygulamaları gibi birçok ısıl işlem uygulanabilmektedir.
Nitrasyon ısıl işlemleri havacılıkta da uygulanmaktadır. Ticari ve özel uçak parçaları, iniş takımları, jet motor parçaları ve türbinleri, uzay araçları ve uydu sistemleri, fırlama ve kontrol tesisleri vb. havacılık alanında ısıl işlem uygulanan alanlardır.