Duritatea suprafeței a Oțel din aliaj nitru este cel mai înalt la stratul cel mai exterior datorită formării intense a nitrurilor. Procesul de nitring implică difuzarea atomilor de azot pe suprafața oțelului, care reacționează cu fier sau alte elemente din aliaj pentru a forma nitruri dure, cum ar fi nitrurile de fier (Fe4N, Fe2-3N), nitrurile de crom sau nitrurile de aluminiu. Acești compuși cresc semnificativ duritatea suprafeței, obținând valori la fel de mari ca HV 1000-1200 sau chiar mai mari. Acest strat întărit face ca materialul să fie extrem de rezistent la uzură, abraziune și oboseală de suprafață, ceea ce îl face ideal pentru aplicații de înaltă performanță în industrii precum automobile, aerospațiale și unelte. Beneficiul principal al acestei durități mari de suprafață este capacitatea îmbunătățită a materialului de a rezista deteriorării suprafeței, menținerea funcționalității și esteticii în condiții dure.
Procesul de nitring are ca rezultat un gradient de duritate treptat de la suprafață la miezul oțelului. Pe măsură ce azotul se difuzează în oțel, concentrația de azot scade odată cu adâncimea, rezultând o densitate progresiv mai mică de nitride mai departe sub suprafață. Acest lucru face ca duritatea să scadă treptat de la stratul exterior nitrid în oțelul de bază. Duritatea de lângă suprafață poate fi la fel de mare ca HV 1000-1200, în timp ce la câțiva microni sub suprafață, duritatea scade în jurul valorii de HV 600-800. Pe măsură ce continuați mai adânc în stratul nitrud, devine și mai moale, valorile de duritate în scădere în continuare. Gradientul de duritate asigură că oțelul păstrează un miez dur care poate rezista la eforturi mecanice, oferind în același timp un exterior dur pentru a rezista la uzură și oboseală. Acest gradient de duritate poate fi proiectat pe baza nevoilor aplicației, oferind un echilibru optim între durabilitatea suprafeței și duritatea internă.
Sub suprafața nitridată, duritatea miezului materialului rămâne în mare parte neafectată de procesul de nitring. Nucleul materialului, care este cea mai mare parte a oțelului, își păstrează duritatea inițială și proprietățile mecanice, astfel cum este determinată de aliajul de oțel de bază. Pentru oțelul din aliaj de nitrare, duritatea miezului rămâne în gama HV 300-450, în funcție de compoziția aliajului, istoricul tratamentului termic și structura metalurgică generală. În timp ce nitrarea îmbunătățește semnificativ proprietățile de suprafață, miezul oferă ductilitatea necesară, rezistența la impact și duritatea care protejează partea de eșecul catastrofal. Nucleul mai moale permite componentei să absoarbă forțele de impact fără a se crăpa sau a deveni fragil, contribuind la performanțele generale ale materialului în aplicații solicitante, unde sunt necesare atât duritate, cât și duritate.
Influența parametrilor procesului: mai mulți parametri de azot, incluzând timp, temperatură și concentrație de azot, joacă un rol crucial în determinarea adâncimii stratului nitrid și a profilului de duritate rezultat. Timpuri de nitring mai lungi și temperaturi mai ridicate permit azotul să difuzeze mai adânc în oțel, rezultând un strat de azot mai gros, cu o duritate mai mare a suprafeței. În schimb, timpii de nitring mai scurți sau temperaturi mai scăzute pot duce la un strat de nitrud mai subțire, cu o duritate de suprafață mai puțin pronunțată. Concentrația de azot în atmosfera de azot afectează, de asemenea, grosimea stratului întărit. De exemplu, concentrațiile mai mari de azot duc, în general, la un strat de azot mai profund și mai greu. Controlul asupra acestor parametri permite inginerilor să adapteze adâncimea și duritatea stratului de nitrude pentru a se potrivi cerințelor specifice de aplicare, echilibrarea rezistenței la uzură și a durității miezului.
Efectul adâncimii stratului asupra performanței: Adâncimea stratului nitrat influențează semnificativ caracteristicile de performanță ale materialului. Un strat de nitrude mai puțin adânc este ideal pentru aplicațiile în care partea este expusă la abraziune ușoară sau la uzura suprafeței. Acest tip de tratament oferă o rezistență excelentă la uzură, menținând în același timp un nucleu dur pentru integritatea structurală generală. Pe de altă parte, un strat cu nitride mai profund este mai potrivit pentru componentele expuse la uzură severă, oboseală sau încărcare cu impact mare, deoarece oferă o protecție mai substanțială și o durată de viață mai lungă. Duritatea variabilă pe stratul nitrud asigură că piesa poate rezista la niveluri ridicate de stres de suprafață, evitând în același timp eșecul catastrofal din cauza brittleness.
