Co to jest azotowanie
Azotowanie to proces polegający na dyfuzji atomów azotu do powierzchni metalu. Azot występuje obficie na Ziemi, ale w naturze występuje jako dwuatomowa cząsteczka, która jest chemicznie obojętna i zbyt duża, aby przeniknąć przez powierzchnię. Dlatego technologie azotowania koncentrują się na źródle powstającego (atomowego) azotu.
Głównym celem azotowania jest zwiększenie twardości powierzchni elementu poprzez wzbogacenie jej w azot. Niezależnie od metody, azotowanie jest procesem dyfuzji azotu do metalu, a dyfuzja, gdy pojedyncze atomy azotu przenikną przez powierzchnię, trwa tak długo, jak długo temperatura jest wystarczająco wysoka, a na powierzchni jest świeży dopływ powstającego azotu. Innymi słowy, dyfuzja jest zasadniczo taka sama we wszystkich procesach azotowania, natomiast różnica polega na sposobie dostarczania azotu, który ma zasadniczy wpływ na uzyskiwane właściwości powierzchni.
Azotowane materiały
Ogólnie rzecz biorąc, azotować można wszystkie stopy żelaza, łącznie ze stalami nierdzewnymi, żeliwami, a nawet stopami tytanu. Stopy mają jednak unikatowe właściwości, jeśli chodzi o warunki powierzchni, naturalną szybkość dyfuzji i skłonność do tworzenia azotków. Dlatego też należy pamiętać, że nawet prawidłowo skonfigurowany proces azotowania będzie dawał znacząco różne wyniki na różnych materiałach. W związku z tym niektórzy użytkownicy mogą napotkać trudności nie do pokonania, w szczególności, jeżeli brakuje im metodologii i/lub ich wiedza i doświadczenie są niewystarczające.
Skutek azotowania
Powierzchnia poddana działaniu środka azotującego tworzy z reguły dwie odrębne warstwy. Warstwa zewnętrzna nazywana jest warstwą związków (lub warstwą białą), a jej grubość zwykle mieści się w przedziale od zera do 0,001″ (25 µm). Pod warstwą białą znajduje się pole dyfuzji lub strefa dyfuzji. Obie warstwy składają się na to, co ogólnie określa się mianem warstwy azotowanej. Jednak w zależności od materiału i jego pierwotnej twardości przed obróbką, między właściwościami tych warstw mogą występować znaczne różnice.
Azotowanie kontrolowane a niekontrolowane
Przedstawione poniżej ilustracje dwóch wgnieceń w próbie twardości Vickersa obrazują różnicę pomiędzy procesem kontrolowanym i niekontrolowanym. Próbka po lewej stronie została wykonana w tradycyjnym procesie, a pęknięcia powierzchniowe wskazują na istnienie warstwy kruchej. Próbka po prawej stronie jest wynikiem procesu Nitreg®, gdzie pomimo takiej samej twardości nie powstały pęknięcia. Dzięki temu element poddany obróbce Nitreg® jest bardziej sprężysty i ma bardzo wytrzymałą warstwę związków.
Tak doskonałe wyniki można osiągnąć tylko poprzez kontrolę stężenia azotu w podłożu, a nowoczesnym podejściem jest kontrola potencjału azotującego (KN). Podstawą technologii Nitreg® jest właściwe zrozumienie i zastosowanie zasad, które wiążą potencjał azotujący (KN), temperaturę i czas. Przykład naszej zdolności do wytwarzania rozmaitych kombinacji warstwy białej i warstwy dyfuzyjnej przedstawiono na poniższym schemacie, Kombinacje warstw azotowanych (PDF).
Możliwość kontroli potencjału azotującego stopniowo staje się wymogiem, co widać np. w normie AMS 2759/10.
Podsumowując, Nitreg® to nowoczesny proces, który jest w stanie spełnić wymagania metalurgiczne wszystkich specyfikacji azotowania, które pierwotnie były opracowane dla kąpieli solnej, plazmy lub tradycyjnego azotowania gazowego.
