1. Razumijevanje tretmana nitriranjem:
Nitriranje je termokemijski proces obrade površine koji uključuje difuziju dušika u površinski sloj materijala. Ovaj se proces obično provodi u kontroliranoj atmosferi, kao što je plin amonijak, na povišenim temperaturama u rasponu od 500 do 1100 stupnjeva Celzijusa. Atomi dušika prodiru u površinu materijala, stvarajući nitride koji značajno mijenjaju njegova svojstva.
2. Vrste nitriranja:
Postoji nekoliko vrsta procesa nitriranja koji se obično koriste u CNC obradi, uključujući plinsko nitriranje, nitriranje u slanoj kupki i nitriranje plazmom. Plinsko nitriranje je najčešće korištena metoda, gdje se materijal izlaže atmosferi bogatoj amonijakom. Nitriranje u slanoj kupki uključuje uranjanje materijala u rastaljenu solnu kupelj koja sadrži spojeve bogate dušikom. Plazma nitriranje, s druge strane, koristi okruženje plazme niskog tlaka za uvođenje dušika u površinu materijala.
3. Učinci nitriranja na karakteristike materijala:
Obrada nitriranjem ima dubok utjecaj na različite karakteristike materijala, poboljšavajući njihovu izvedbu u određenim primjenama. Istražimo neke od ključnih karakteristika na koje utječe nitriranje:
a. Tvrdoća:
Nitriranje značajno povećava površinsku tvrdoću materijala. Tijekom procesa, atomi dušika formiraju nitride, koji su tvrdi spojevi koji pridonose tvrdoći materijala. Ova poboljšana tvrdoća čini materijal otpornijim na trošenje, abraziju i deformaciju.
b. Otpornost na trošenje:
Nitriranje poboljšava otpornost materijala na trošenje stvaranjem tvrdog površinskog sloja otpornog na habanje. Ovaj sloj, poznat kao složeni sloj, sastoji se od nitrida i pruža izvrsnu otpornost na trenje, eroziju i zamor površine.
c. Otpornost na zamor:
Obrada nitriranjem može povećati otpornost materijala na zamor, čineći ih otpornijima na ciklička opterećenja i stres. Tlačna naprezanja izazvana nitriranjem u površinskom sloju pomažu spriječiti širenje pukotina i povećavaju ukupni vijek trajanja materijala od zamora.
d. Otpornost na koroziju:
Određene vrste nitriranja, kao što je nitriranje u slanoj kupki, mogu poboljšati otpornost materijala na koroziju. Stvaranje nitrida na površini materijala stvara zaštitni sloj koji djeluje kao barijera protiv korozivnih elemenata, produžujući životni vijek materijala u teškim uvjetima.
e. Dimenzijska stabilnost:
Obrada nitriranjem minimalizira dimenzionalne promjene materijala, osiguravajući bolju dimenzionalnu stabilnost. Proces izaziva tlačna naprezanja na površini, koja se suprotstavljaju vlačnim naprezanjima koja često dovode do iskrivljenja ili savijanja materijala.
f. Koeficijent trenja:
Nitriranje može smanjiti koeficijent trenja materijala, što rezultira poboljšanom mazivošću i smanjenim gubicima uslijed trenja. Ovo je osobito korisno u primjenama gdje je poželjno nisko trenje, kao što su klizne ili rotirajuće komponente.
4. Uobičajeni materijali podvrgnuti obradi nitriranjem u industriji CNC strojne obrade:
a. Željezo:
Čelik je jedan od najčešće korištenih materijala u industriji CNC strojne obrade, a nekoliko vrsta čelika ima koristi od obrade nitriranjem. Neke popularne vrste čelika koje se podvrgavaju nitriranju uključuju:
ja AISI 4140:
Ovaj srednje ugljični čelik često se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju visoku čvrstoću i žilavost. Nitriranje čelika AISI 4140 povećava njegovu površinsku tvrdoću i otpornost na habanje, što ga čini prikladnim za komponente izložene velikim opterećenjima i habanju.
ii. AISI 4340:
Poznat po svojoj visokoj čvrstoći i žilavosti, čelik AISI 4340 često se koristi u zrakoplovnoj i automobilskoj industriji. Nitriranje ove vrste čelika poboljšava njegovu tvrdoću, otpornost na trošenje i otpornost na zamor, što ga čini idealnim za kritične komponente poput zupčanika i osovina.
iii. AISI 316:
Tnjegov austenitni nehrđajući čelik naširoko se koristi u industrijama koje zahtijevaju izvrsnu otpornost na koroziju. Nitriranje čelika AISI 316 povećava njegovu površinsku tvrdoću i otpornost na habanje, dok zadržava svojstva otpornosti na koroziju.
b. Alatni čelici:
Alatni čelici su posebno dizajnirani za primjene koje zahtijevaju visoku tvrdoću, otpornost na trošenje i toplinsku stabilnost. Neki uobičajeno nitrirani alatni čelici uključuju:
i. H13:
Ovaj alatni čelik za vrući rad naširoko se koristi u primjenama tlačnog lijevanja i kovanja. Nitriranje čelika H13 poboljšava njegovu površinsku tvrdoću, otpornost na habanje i svojstva toplinskog zamora, što ga čini pogodnim za primjenu pri visokim temperaturama.
ii. D2:
Poznat po svojoj visokoj otpornosti na habanje i tvrdoći, alatni čelik D2 često se koristi za primjenu rezanja i oblikovanja. Nitriranje D2 čelika poboljšava njegova površinska svojstva, pružajući povećanu otpornost na trošenje i poboljšane performanse u zahtjevnim operacijama strojne obrade.
c. Lijevano željezo:
Lijevano željezo još je jedan materijal koji se često susreće u CNC obradi, a određene vrste lijevanog željeza mogu imati koristi od obrade nitriranjem. Neki uobičajeni tipovi lijevanog željeza koji se podvrgavaju nitriranju uključuju:
i. G25:
Ova vrsta sivog lijeva naširoko se koristi u primjenama koje zahtijevaju dobru obradivost i otpornost na trošenje. Nitriranje G25 lijevanog željeza poboljšava njegovu površinsku tvrdoću i otpornost na habanje, što ga čini prikladnim za komponente izložene abrazivnom trošenju.
ii. GGG40:
Također poznat kao nodularni ili nodularni lijev, GGG40 nudi izvrsnu čvrstoću i rastegljivost. Nitriranje GGG40 lijevanog željeza povećava njegovu površinsku tvrdoću i otpornost na habanje, što ga čini pogodnim za komponente izložene velikim opterećenjima i habanju.
iii. G17CrMo5-5:
Ova vrsta lijevanog željeza otporna na toplinu obično se koristi u aplikacijama koje zahtijevaju otpornost na visoke temperature i otpornost na trošenje. Nitriranje G17CrMo5-5 lijevanog željeza poboljšava njegova površinska svojstva, što ga čini prikladnim za komponente izložene povišenim temperaturama i habanju.