Nitrasyon bir yüzey işlem prosesidir. Azotun çelik yüzeyine difüzyonun sonucu malzemenin yüzeyinde aşınma direncinin yüksek olduğu sert bir tabaka oluşur. Her malzemenin bir nitrasyon kabiliyeti vardır. Nitrasyon bazı çeliklerde korozyon direnci ve yorulma dayanımını artırır. Bazı çeliklerde ise korozyon direncini düşürür.
Gaz Nitrasyon Uygulamaları Detay
Düşük sıcaklık yüzey sertleştirme işlemlerinden biri olan nitrasyon; çelik parça yüzeyine azot atomlarının ara yer atomu olarak gönderilmesi ile yüzeyde sert bir tabakanın oluşturulması esasına dayanır. Azot sağlayıcı ortam olarak tuz banyosu ve gaz atmosferi kullanılabilir.
Nitrürleme işlemi 480-540 °C gibi düşük sıcaklıklarda yapılmaktadır. Bu sıcaklıklarda karbonlu çelikler ferritiktir. Nitrürleme işlemi Al, Cr, Mo, Ti ve V gibi nitrür oluşturan elementleri içeren çeliklere uygulanmaktadır. Nitrürleme işleminde, çelik yüzeyindeki atomik azot iç kısımlara doğru yayınır ve genellikle 5-15 μm boyutunda çok ince nitrür çökeltileri oluşturmak için reaksiyona girer.
Demirde kısmen çözünen azot, %6′ ya kadar olan bileşimlerde ferrit ile katı çözelti oluşturmakta ve %6 azot bileşiminde Fe4N kristal yapılı γ fazı oluşturmaktadır. %8′ den daha fazla azot içeriğinde ise denge reaksiyon ürünü olan Fe3N kristal yapılı ε fazı oluşmaktadır.
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 Nitrasyon 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.
