فرآیند نیترایدر شامل انتشار نیتروژن به سطح فولاد است و یک لایه سخت و غنی از نیتروژن تشکیل می دهد. این لایه از نیتریدهای آهن و سایر نیتریدها تشکیل شده است و به طور قابل توجهی سختی سطح فولاد را افزایش می دهد. نتیجه یک مانع مقاوم در برابر سایش است که به مقاومت در برابر آسیب های نیروهای ساینده و استرس تماس کمک می کند ، که هر دو مشارکت کننده در خرابی خستگی هستند. در محیط های استرس بالا ، سطح سخت شده مانع از پوشیدن مواد سطحی می شود ، که در غیر این صورت بی نظمی ایجاد می کند که به عنوان سایت های آغازین برای ترک ها خدمت می کنند. توانایی مقاومت در برابر سایش سطح به طور مستقیم با به حداقل رساندن پتانسیل شروع ترک به دلیل تخریب سطح ، مقاومت در برابر خستگی را بهبود می بخشد.
نیتراید نه تنها سختی را افزایش می دهد بلکه به طور قابل توجهی یکپارچگی کلی سطح فولاد را بهبود می بخشد. با معرفی اتم های نیتروژن ، سطح یکنواخت تر و متراکم تر می شود ، از بین بردن یا کاهش حضور میکرو قطعات ، تخلخل و نقص سطح. نواقص سطحی مانند چاله ها ، خراش ها یا حفره ها می تواند به عنوان غلظت استرس در طول چرخه بارگذاری مکرر عمل کند و منجر به تشکیل ترک زودرس شود. نیتریدر با ایجاد یک سطح صاف و بدون نقص تر ، امکان چنین نواقصی را به حداقل می رساند ، که در غیر این صورت ممکن است باعث ایجاد ترک ها و انتشار شود. این یکپارچگی سطح پیشرفته ، به ویژه در شرایط استرس بالا ، از شروع ترک ها جلوگیری می کند ، که برای حفظ دوام مواد در بارگذاری چرخه ای ضروری است.
یکی از مهمترین و مفیدترین اثرات نیتریدر ، تشکیل تنش های باقیمانده فشاری در سطح فولاد است. در حین نیترایدر ، نیتروژن در فولاد پخش می شود و باعث انبساط جزئی از سطح می شود و این باعث ایجاد فشارهای فشاری می شود. این تنش های فشاری بسیار مفید است زیرا آنها فشارهای کششی را خنثی می کنند ، که علت اصلی شروع ترک و انتشار در فلزات است. در موادی که تحت بارگذاری چرخه ای قرار می گیرند ، تنش های کششی می تواند منجر به تشکیل ریزگردها شود که در نهایت می تواند به شکستگی های بزرگتر تبدیل شود. نیتریدر با معرفی فشارهای فشاری ، مقاومت فولاد را در برابر شروع ترک تقویت می کند و باعث می شود در چرخه بارگذاری مکرر ، مستعد شکستگی باشد. این پدیده به ویژه در مؤلفه هایی که در معرض محیط های پر فشار ، خستگی مانند قطعات خودرو ، چرخ دنده ها یا تیغه های توربین قرار دارند ، بسیار ارزشمند است.
در فولاد درمان نشده ، هنگامی که یک شکاف خستگی شروع به شکل گیری می کند ، می تواند به سرعت از طریق مواد ، به ویژه در شرایط تنش های نوسان یا متناوب پخش شود. با این حال ، هنگامی که میله های فولادی تحت نیترایدر قرار می گیرند ، لایه نیتراید سخت به میزان قابل توجهی میزان انتشار ترک ها را کاهش می دهد. سطح سخت شده و فشارهای باقیمانده فشاری ناشی از آن سدی ایجاد می کند که در برابر رشد ترک مقاومت می کند. به طور خاص ، لایه نیتراید مانع پیشرفت ترک هایی است که ممکن است به دلیل خستگی ایجاد شود ، رشد آنها را کند می کند و مقاومت مواد را در برابر نارسایی فاجعه بار تقویت می کند. لایه سطح سخت و متراکم استحکام و چقرمگی اضافه می کند که به جلوگیری از گسترش ترک ها ، به ویژه در شرایط استرس چرخه ای کمک می کند. در نتیجه ، میله های فولادی نیترید عمر خدمات طولانی تر را تجربه کنید ، حتی در برنامه های بسیار خواستار که خستگی یک نگرانی اصلی است.
در حالی که نیتراید در درجه اول از طریق افزایش سختی سطح را تقویت می کند ، همچنین چقرمگی سطح را بهبود می بخشد ، یک عامل مهم در مقاومت در برابر خستگی. چقرمگی سطح به توانایی مواد در جذب انرژی و مقاومت در برابر شروع ترک و انتشار تحت استرس اشاره دارد. فرآیند نیترایدر ساختار ساختار فولاد در سطح را اصلاح می کند و باعث افزایش هم در چقرمگی و هم قدرت می شود. این سطح سخت تر به جذب انرژی از ضربه یا نوسانات بارهای کمک می کند ، که باعث کاهش احتمال شروع ترک می شود. در کاربردهای استرس بالا ، این افزایش سختی باعث افزایش توانایی مواد در مقاومت در برابر بار مکرر بدون تجربه شکستگی در مراحل اولیه یا انتشار ترک می شود که ممکن است در فولاد درمان نشده رخ دهد .
