Nitrasyon (Nitrürleme) ile Yüzey Sertleştirme İşlemi

Mekanik bir sistemden yüksek verim alabilmek için o sistemde kullanılan parçalar ve bu parçaların hangi malzemelerden olduğu oldukça önemlidir bazen bu parçalar istediğiniz verimi vermeyebilir. Mekanik sistem parçalarının yüzeylerinde yüksek gerilme ve yüksek aşındırıcı kuvvetler daha etkilidir. Bu kuvvetler malzemenin yüzey dayanım sınırını aşınca malzeme yüzünde çatlak, kırılma sonucunda aşınma ve korozyon meydana gelir. Malzemelerin yüzey dayanımları arttırmak için otomotiv ve metalurji sanayisinde yüzey sertleştirme
yöntemlerinden biri olan nitrasyon işlemi sıkça kullanılmaktadır.

Yüzey sertleştirme yöntemlerinin bir çoğunun temeli ısıl işleme dayanır. Isıl işlem, istenilen malzemenin belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılması bu sıcaklıkta belli süre bekletilmesi ve uygun şekilde oda sıcaklığına düşürülmesi olarak üç adımda gerçekleşir. Nitrasyon işlemi uygulanırken benzer adımlar takip edilir.

Nitrasyonla yüzey sertleştirme işleminde, malzemenin yüzeyine difüzyon ile azot verilerek yüzey özellikleri değiştirilir. Azotun atom çapı karbona göre küçük olduğu için malzemenin yüzeyine nüfuz etmesi daha kolay olur. Azotun yüzeye nüfuz etmesi yüksek sıcaklıklarda bazı çözeltilerde çok hızlı gerçekleşir fakat azot bağlarının dış çeperde toplanması yüzeyde kırılgan bir yapı oluşturur ve pul pul dökülmesine sebep olur. Yüzeyde kırılgan bir yapı oluşturmamak için ostenitin bulunmadığı düşük sıcaklıklarda yapılmalıdır. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerde 590 derecenin altındaki difüzyon sıcaklıklarında yüksek sertlk değerine ulaşılır, ancak sıcaklık düşük olduğundan difüzyonda yavaş olur. Düşük sıcaklıklarda nitrürlerin çökelmesi ince olur difüzyon sıcaklığının düşüklüğü çökelen nitrürlerle azot difüzyonunun zorlamaşı sebebiyle sertleşmenin derinliklere nufüz etmesi için uzun süre beklemek gerekir burda bahsettiğim süre 1 mm’ye ulaşabilmek için 60-70 saattir.

Gelişen teklonoji ve değişen ihtiyaçlar doğrultusunda değişik sertleştirme yöntemleri de mevcuttur yüzeye karbon verilerek yapılan sementasyon işlemi, malzemenin dışının alternatif akım yük sargısı sarılarak ısı verilecek yüzeye yapılan indüksiyon işlemi bunlardan bazılarıdır. Bunların dışında yüzeyin sert bir malzeme ile kaplanması, yüzeye çelik püskürtülerek veya haddelenerek yüzey sertliğinin arttırılması da uygulanan yöntemler arasındadır.

KAYNAK:

HAVACILIK VE UZAY TEKNOLOJİLERİ DERGİSİ  TEMMUZ 2003 CİLT 1 SAYI 2 (41-48)
Sert Kaplamalar Üretim Teknikleri ve Özellikleri, Ergün Keleşoğlu, İstanbul 2011
SDÜ Teknik Bilimler Dergisi 2014 4 (2) 29-39