Procesul de nitring implică difuzarea azotului în suprafața oțelului, formând un strat dur, bogat în azot. Acest strat este compus din nitride de fier și alte nitride, crescând semnificativ duritatea suprafeței oțelului. Rezultatul este o barieră rezistentă la uzură care ajută la rezistența la deteriorarea forțelor abrazive și la stresul de contact, ambele fiind cunoscute contribuitori la eșecul oboselii. În medii cu stres ridicat, suprafața întărită împiedică purtarea materialului de suprafață, ceea ce altfel ar crea nereguli care servesc ca site-uri de inițiere pentru fisuri. Capacitatea de a rezista la uzura de suprafață îmbunătățește în mod direct rezistența la oboseală prin minimizarea potențialului de inițiere a fisurilor din cauza degradării suprafeței.
Nitrarea nu numai că crește duritatea, dar și îmbunătățește în mod semnificativ integritatea generală a suprafeței oțelului. Prin introducerea atomilor de azot, suprafața devine mai uniformă și mai densă, eliminând sau reducând prezența micro-cracților, porozității și defectelor de suprafață. Imperfecțiunile de suprafață, cum ar fi gropi, zgârieturi sau goluri, pot acționa ca concentratoare de stres în timpul ciclurilor de încărcare repetate, ceea ce duce la formarea prematură a fisurilor. Prin crearea unei suprafețe mai ușoare, mai fără defecte, nitringul minimizează posibilitatea unor astfel de imperfecțiuni, care altfel ar putea provoca și se propagă fisuri. Această integritate îmbunătățită a suprafeței, în special în condiții de stres ridicat, împiedică inițierea fisurilor, ceea ce este esențial pentru menținerea durabilității materialului sub încărcare ciclică.
Unul dintre cele mai critice și mai benefice efecte ale nitrizării este formarea de tensiuni reziduale compresive la suprafața oțelului. În timpul azotului, azotul se difuzează în oțel, provocând o ușoară expansiune a suprafeței, ceea ce creează tensiuni compresive. Aceste tensiuni compresive sunt extrem de benefice, deoarece contracara stresurile la tracțiune, care sunt principala cauză de inițiere și propagare a fisurilor în metale. În materialele care suferă de încărcare ciclică, tensiunile la tracțiune pot duce la formarea de microcracks, care în cele din urmă pot crește în fracturi mai mari. Prin introducerea tensiunilor de compresie, Nitriding îmbunătățește rezistența oțelului la inițierea fisurilor și îl face mai puțin predispus la fractură sub cicluri de încărcare repetate. Acest fenomen este deosebit de valoros în componentele expuse la medii cu stres ridicat, predispus la oboseală, cum ar fi piese auto, angrenaje sau lame de turbină.
În oțelul netratat, odată ce începe să se formeze o fisură de oboseală, se poate propaga rapid prin material, în special în condiții de stresuri fluctuante sau alternative. Cu toate acestea, atunci când barele de oțel suferă nitring, stratul de nitrud dur reduce semnificativ rata la care se pot propaga fisurile. Suprafața întărită și tensiunile reziduale ale compresiei induse creează o barieră care rezistă la creșterea fisurilor. În special, stratul de nitrude împiedică progresul fisurilor care s -ar putea forma din cauza oboselii, încetinind creșterea acestora și îmbunătățind rezistența materialului la eșecul catastrofal. Stratul de suprafață dur și dens oferă o rezistență și o duritate suplimentară care ajută la prevenirea extinderii fisurilor, în special în condiții de stres ciclic. Ca urmare, Bare de oțel nitride Experimentați o durată de viață mai lungă, chiar și în aplicații extrem de solicitante, unde oboseala este o preocupare principală.
În timp ce nitrarea întărește în primul rând suprafața printr -o duritate crescută, îmbunătățește și duritatea suprafeței, un factor important în rezistența la oboseală. Duritatea suprafeței se referă la capacitatea materialului de a absorbi energia și de a rezista inițierea și propagarea fisurilor sub stres. Procesul de nitring modifică microstructura oțelului la suprafață, promovând o creștere atât a durității, cât și a rezistenței. Această suprafață mai dură ajută la absorbția energiei din cauza impactului sau a încărcărilor fluctuante, ceea ce reduce probabilitatea de inițiere a fisurilor. În aplicațiile cu stres ridicat, această duritate crescută îmbunătățește capacitatea materialului de a rezista la încărcarea repetitivă fără a experimenta fractura în stadiu incipient sau propagarea fisurilor care ar putea apărea în oțel netratat.
