سختی سطح فولاد آلیاژ نیترید به دلیل شکل گیری شدید نیتریدها ، در بیرونی ترین لایه بالاترین است. فرآیند نیترایدر شامل انتشار اتم های نیتروژن به سطح فولاد است که با آهن یا عناصر آلیاژ دیگر واکنش نشان می دهد تا نیتریدهای سخت مانند نیتریدهای آهن (Fe4n ، Fe2-3N) ، نیتریدهای کروم یا نیتریدهای آلومینیوم ایجاد شود. این ترکیبات به طور قابل توجهی سختی سطح را افزایش می دهند و به مقادیر HV 1000-1200 یا حتی بالاتر می رسند. این لایه سخت شده باعث می شود که این ماده در برابر سایش ، سایش و خستگی سطحی بسیار مقاوم باشد و آن را برای کاربردهای با کارایی بالا در صنایعی مانند خودرو ، هوافضا و ابزار ایده آل می کند. فواید اصلی این سختی سطح بالا ، توانایی پیشرفته مواد در مقاومت در برابر آسیب سطح ، حفظ عملکرد و زیبایی شناسی در شرایط سخت است.
فرآیند نیتریدر منجر به شیب سختی تدریجی از سطح تا هسته فولاد می شود. از آنجا که نیتروژن در فولاد پخش می شود ، غلظت نیتروژن با عمق کاهش می یابد و در نتیجه چگالی به تدریج پایین تر نیتریدها در زیر سطح قرار می گیرد. این باعث می شود سختی به تدریج از لایه نیتراید بیرونی به فولاد زیرین کاهش یابد. سختی در نزدیکی سطح می تواند به اندازه HV 1000-1200 باشد ، در حالی که در چند میکرون زیر سطح ، سختی به اطراف HV 600-800 کاهش می یابد. هرچه عمیق تر به لایه نیتراید ادامه می دهید ، حتی نرم تر می شود و مقادیر سختی بیشتر کاهش می یابد. شیب سختی تضمین می کند که فولاد یک هسته سخت را حفظ می کند که می تواند در حالی که نمای بیرونی سخت را برای مقاومت در برابر سایش و خستگی مقاومت می کند ، در برابر فشارهای مکانیکی مقاومت کند. این شیب سختی را می توان بر اساس نیازهای کاربردی مهندسی کرد و تعادل بهینه بین دوام سطح و چقرمگی داخلی را ارائه می دهد.
در زیر سطح نیتراید ، سختی هسته مواد تا حد زیادی تحت تأثیر فرآیند نیتریدر قرار نمی گیرد. هسته ماده ، که بخش عمده ای از فولاد است ، سختی اصلی و خصوصیات مکانیکی خود را که توسط آلیاژ استیل پایه تعیین می شود ، حفظ می کند. برای فولاد آلیاژ نیترید ، سختی هسته در محدوده HV 300-450 بسته به ترکیب آلیاژ ، تاریخچه تصفیه حرارت و ساختار متالورژی کلی باقی مانده است. در حالی که نیترایدر به طور قابل توجهی خواص سطح را تقویت می کند ، هسته انعطاف پذیری مورد نیاز ، مقاومت در برابر ضربه و چقرمگی را فراهم می کند که بخشی را از نارسایی فاجعه بار محافظت می کند. هسته نرم تر به این مؤلفه اجازه می دهد تا نیروهای ضربه ای را بدون ترک خوردن یا شکننده شدن جذب کند و به عملکرد کلی مواد در برنامه های کاربردی که در آن به سختی و سختی مورد نیاز است ، کمک می کند.
تأثیر پارامترهای فرآیند: چندین پارامتر نیتریدر ، از جمله زمان ، دما و غلظت نیتروژن ، نقش مهمی در تعیین عمق لایه نیتید و مشخصات سختی حاصل دارد. زمان نیتریدر طولانی تر و دمای بالاتر باعث می شود نیتروژن عمیق تر در فولاد پخش شود و در نتیجه یک لایه نیتید ضخیم تر با سختی سطح بالاتر ایجاد شود. در مقابل ، زمان نیترایدر کوتاه تر یا درجه حرارت پایین ممکن است منجر به یک لایه نیتراید نازک تر با سختی سطح کمتر شود. غلظت نیتروژن در جو نیترید نیز بر ضخامت لایه سخت شده تأثیر می گذارد. به عنوان مثال ، غلظت نیتروژن بالاتر به طور کلی منجر به یک لایه نیتراید عمیق تر و سخت تر می شود. کنترل بر این پارامترها به مهندسان این امکان را می دهد تا عمق و سختی لایه نیتراید را متناسب با نیازهای خاص کاربردی ، تعادل مقاومت در برابر سایش و چقرمگی هسته تنظیم کنند.
تأثیر عمق لایه بر عملکرد: عمق لایه نیتراید به طور قابل توجهی بر ویژگی های عملکرد مواد تأثیر می گذارد. یک لایه نیترید کم عمق برای کاربردهایی که قسمت در معرض سایش نور یا سایش سطح قرار دارد ایده آل است. این نوع درمان ضمن حفظ هسته سخت برای یکپارچگی ساختاری کلی ، مقاومت در برابر سایش عالی را ارائه می دهد. از طرف دیگر ، یک لایه نیتراید عمیق تر برای اجزای در معرض سایش شدید ، خستگی یا بارگیری با تأثیر بالا مناسب تر است ، زیرا این امر محافظت قابل توجهی و عمر طولانی تر را فراهم می کند. سختی های مختلف در لایه نیتراید تضمین می کند که این قسمت می تواند در حالی که از نارسایی فاجعه بار به دلیل شستشو جلوگیری می کند ، در برابر سطح بالای استرس سطح مقاومت کند .
