Pitkä nitraus

Mikä on pitkä nitraus?

Pitkä nitraus, joka tunnetaan myös nimellä kaasutypetys, on termokemiallinen pintakarkaisumenetelmä, jossa teräksen pintaan lisätään typpeä. Tämä käsittely parantaa teräksen pinnan kovuutta, kulutuskestävyyttä ja väsymislujuutta. Verrattuna hiilitypetykseen pitkä nitraus tuottaa suuremman pintakovuuden ja nitratun kerroksen paksuuden (NHD). Prosessi suoritetaan tyypillisesti 520 °C:n lämpötilassa, jolloin mittamuutokset ovat minimaalisia. Käsittelyaika vaihtelee 30–50 tunnin välillä, ja saavutettava nitratun kerroksen paksuus riippuu ajasta ja käytetystä teräslaadusta.

Pitkän nitrauksen hyödyt

Pitkä nitraus parantaa komponenttien mekaanisia ominaisuuksia monin tavoin. Suurempi kerroksen syvyys tarkoittaa parempaa pintapaineenkestoa ja taivutuslujuutta, mikä on erityisen tärkeää raskaille kuormille altistuville osille. Menetelmä lisää kulumisen-, naarmuuntumisen- ja kiinnileikkautumisenkestoa. Lisäksi kaasutypetys kehittää puristuspintajännitteitä, mikä parantaa väsymislujuutta. Koska prosessi suoritetaan alhaisessa lämpötilassa, mittamuutokset ovat vähäisiä, mikä mahdollistaa lähes valmiiden komponenttien käsittelyn ilman jälkikoneistuksen tarvetta.

Pitkän nitrauksen käyttökohteet

Pitkä nitraus soveltuu erityisesti nuorrutusteräksille, nitrausteräksille sekä tietyille työkaluteräksille. Tyypillisiä käsiteltäviä materiaaleja ovat muun muassa:

• Nuorrutusteräkset (esim. 42CrMo4+QT, 34CrNiMo6+QT)
• Nitrausteräkset (esim. Böhler V820)
• Toolox 33 ja 44

Näiden terästen lisäksi pitkä nitraus soveltuu myös työkaluteräksille, kuten kuuma- ja kylmätyöstöteräksille, sekä jousiteräksille, joita käytetään esimerkiksi autojen jousien väsymisiän pidentämiseksi.

Kaasutypetysprosessi ja sen hallinta

Kaasutypetys on prosessi, jossa typpeä lisätään teräksen pintaan ammoniakin avulla kontrolloidussa ympäristössä. Kerros muodostuu kahdesta päävyöhykkeestä: yhdistekerroksesta (valkoinen kerros), joka koostuu kovista nitridisaostumista, ja diffuusiokerroksesta, jossa typpi on liuennut teräkseen. Näiden kerrosten ominaisuuksia voidaan säätää prosessikaasujen ja lämpötilan hallinnalla. Lisäksi, jos prosessiin lisätään hiiltä, sitä kutsutaan hiilitypetykseksi, joka tarjoaa entistä paremman kulutuskestävyyden.

Käytännön sovellukset ja jälkikäsittely

Pitkän nitrauksen käyttökohteita ovat esimerkiksi:

• Vaihteet ja hammaspyörät
• Kampiakselit ja nokkavivut
• Venttiiliosat ja jouset
• Muottivalutyökalut ja alumiinipursotusmuotit
• Injektorit ja muovimuotit

Käsittelyn jälkeen voidaan suorittaa lisäkäsittelyjä, kuten jälkihapetus, joka parantaa korroosionkestoa. Optimaalisia tuloksia varten materiaalin tulisi olla nuorrutettu ennen kaasutypetystä.

Yhteenveto

Pitkä nitraus eli kaasutypetys on tehokas menetelmä parantamaan teräskomponenttien kulutuskestävyyttä, pintakovuutta ja väsymislujuutta. Se soveltuu erityisesti teräksille, joissa on nitridiä muodostavia alkuaineita, kuten kromia, molybdeeniä ja vanadiinia. Prosessi mahdollistaa tarkasti hallitun pinnan kovettamisen ilman merkittäviä mittamuutoksia, mikä tekee siitä ihanteellisen monille konepajateollisuuden sovelluksille.