Nitrasyon (Nitrürleme) İşlemi Nedir?

     Malzemenin çekirdeğinde sertleşme olmadan düşük sıcaklıklarda yapılan yüzey sertleştirme işlemine “nitrasyon” denir. Nitrürleme olarak da adlandırılır. Malzemenin ergime ve şekil değiştirme sıcaklıklarına ulaşmadığı için iç yapıda çok fazla bir değişiklik olmaz. İşlem sıcaklığı yaklaşık 350-600 °C aralığında yapılır. Parçalar bu sıcaklık aralığına getirilerek yüzeyine azot gazı emdirilir. Azot atomları çelik kristallerinin arasına arayer atomu olarak yerleşir ve yüzeyde sert bir yapı oluşur. Bu işlem vakum fırınlarında ve tuz banyolarında gerçekleştirilebilir. Sertleştirme için ani soğutma yapılması gerekmez. Çok yüksek ısıtma ve ani soğutma gerekmediğinde parçalarda çarpılma riski minimum seviyededir.

Nitrasyon uygulamasının avantajları nelerdir?

• Düşük sıcaklıklarda gerçekleştiği için yüksek maliyetler yoktur.
• Malzemenin yüzeyinde aşınma ve sürtünme direnci yükselir.
• Korozyon direncini arttırır.
• Parça çekirdeğinde değişme olmadığı için içi tok dışı istenilen sertlikte üretilebilir.
• Parçanın yorulma ömrünü arttırır.
• Malzemede diğer ısıl işlemlere göre çarpılma azdır.
• Yüzeydeki sert tabaka derinliği ayarlanabilir.

     İşlem büyük, küçük her türlü kalıp, zımba, mil, dişli ve benzeri parçalar olmak üzere geniş bir yelpazede uygulama alanına sahiptir. Nitrürleme işlemine karbon gazı uygulandığında işlem nitrokarburizasyon olarak adlandırılır. Nitrasyondan en iyi verimi alabilmek için parça uygulama öncesi sertleştirilerek, menevişleme (temperleme) işlemine tabi tutulmalıdır. Nitrürleme uygulama yöntemi olarak; sıvı, toz, gaz ve plazma nitrasyon olarak çeşitlere ayrılabilir.

Nitrür Tabakası

Nitrürleme Ortamları

Sıvı Nitrasyon: Bu işlem erimiş tuz banyolarında, 560-580°C aralığında, maksimum 10 saat sürede siyanür ile gerçekleşir. Sıvı banyoda ani ısınma ve soğuma olmayacağı gibi homojen ısı dağılımı olacağı için istenmeyen aşırı veya düşük bir temperleme olmaz.

Gaz Nitrasyon: Sert nitrür ve azot çökeltileri kullanılarak yapılan bir işlemdir. Kapalı vakum fırınlarında yapılır. Bu bileşenler fırın içerisinde çözünerek parça yüzeyine emdirilir. Ortalama uygulama şartları 500-580 °C’de 50-100 saat aralığındadır.

Plazma Nitrasyon: Diğer yöntemlerden farklı olarak plazma yöntemiyle yüzey sertleştirme işlemidir. Oluşan sert katman üzerinde basma gerilimleri de içerir yüzey sertliğini, aşınma ve yorulma dayancını arttırır. Uygulama prosesinde düşük basınç vardır. Fırın içerisine şarj edilen parçalar ile fırın duvarları arasında bir gerilim oluşturulur. Parça yüzeyine plazma ışını gönderilerek yüzeyin iyon yüklenmesi sağlanır. Yüzeye zengin azot nitrürler verilerek azot atomları emdirilir. Bu işlemde hidrojen veya isteğe göre karbon bulunduran gazlar kullanılabilir. Yüzeyde istenilen tipte ve sertlikte birçok katman oluşturulabilen modern bir yöntemdir. 350-600 °C sıcaklıkta 10 dak-60saat uygulama aralığı vardır. Bu işlem diğer yöntemlere göre kontrolü kolay ve istenilen özellik kazandırılması basittir.