Nitriding işlemi, azotun çeliğin yüzeyine difüzyonunu içerir ve sert, azot açısından zengin bir tabaka oluşturur. Bu tabaka, demir nitrürler ve diğer nitrürlerden oluşur ve çeliğin yüzeyinin sertliğini önemli ölçüde arttırır. Sonuç, aşındırıcı kuvvetlerden ve temas stresine karşı hasara karşı dirençli bir bariyerdir, her ikisi de yorgunluk başarısızlığına katkıda bulunanlardır. Yüksek stresli ortamlarda, sertleştirilmiş yüzey yüzey malzemesinin yıpranmasını önler, bu da aksi takdirde çatlaklar için başlangıç bölgeleri olarak işlev gören düzensizlikler yaratır. Yüzey aşınmasına direnme yeteneği, yüzey bozulması nedeniyle çatlak başlatma potansiyelini en aza indirerek yorgunluk direncini doğrudan iyileştirir.
Nitribriding sadece sertliği arttırmakla kalmaz, aynı zamanda çeliğin yüzeyinin genel bütünlüğünü önemli ölçüde artırır. Azot atomlarını sokarak, yüzey daha düzgün ve yoğun hale gelir, mikro çatalların, gözeneklilik ve yüzey kusurlarının varlığını ortadan kaldırır veya azaltır. Çukurlar, çizikler veya boşluklar gibi yüzey kusurları, tekrarlanan yükleme döngüleri sırasında stres konsantratörleri olarak işlev görebilir ve bu da erken çatlak oluşumuna yol açabilir. Daha pürüzsüz, daha kusursuz bir yüzey yaratarak nitriding, aksi takdirde çatlakların oluşmasına ve yayılmasına neden olabilecek bu kusurların olasılığını en aza indirir. Bu gelişmiş yüzey bütünlüğü, özellikle yüksek stres koşullarında, malzemenin döngüsel yükleme altında dayanıklılığını korumak için gerekli olan çatlakların başlatılmasını önler.
Nitriding'in en kritik ve faydalı etkilerinden biri, çeliğin yüzeyinde sıkıştırıcı artık gerilmelerin oluşumudur. Nitriding sırasında, azot çeliğe yayılır ve yüzeyin hafif bir genişlemesine neden olur, bu da basınç gerilmeleri yaratır. Bu basınç gerilmeleri oldukça faydalıdır, çünkü metallerde çatlak başlatma ve yayılmanın ana nedeni olan gerilme gerilmelerine karşı koyarlar. Döngüsel yükleme geçiren malzemelerde, gerilme gerilmeleri, sonunda daha büyük kırıklara dönüşebilen mikro çatlakların oluşumuna yol açabilir. Sıkıştırma gerilmeleri getirerek, nitriding çeliğin çatlak başlatılmasına karşı direncini arttırır ve tekrarlanan yükleme döngüleri altında kırılmaya daha az eğilimli hale getirir. Bu fenomen özellikle otomotiv parçaları, dişliler veya türbin bıçakları gibi yüksek stresli, yorgunluk eğilimli ortamlara maruz kalan bileşenlerde değerlidir.
Tedavi edilmemiş çelikte, bir yorgunluk çatlakı oluşmaya başladığında, özellikle dalgalanma veya alternatif stres koşulları altında, malzemeden hızla yayılabilir. Bununla birlikte, çelik çubuklar nitriding yapıldığında, sert nitrided tabakası, çatlakların yayılma hızını önemli ölçüde azaltır. Sertleştirilmiş yüzey ve indüklenen basınç artık gerilmeleri, çatlak büyümesine direnen bir bariyer oluşturur. Özellikle, nitrided tabaka, yorgunluk nedeniyle oluşabilecek çatlakların ilerlemesini engeller, büyümelerini yavaşlatır ve malzemenin katastrofik başarısızlığa karşı direncini arttırır. Sert, yoğun yüzey tabakası, özellikle döngüsel stres koşulları altında çatlakların genişlemesini önlemeye yardımcı olan ek mukavemet ve tokluk sağlar. Sonuç olarak, Nitreli Çelik Çubuklar Yorgunluğun birincil endişe olduğu son derece zorlu uygulamalarda bile daha uzun hizmet ömrü yaşayın.
Nitribriding, artan sertlik yoluyla yüzeyi güçlendirirken, yorgunluk direncinde önemli bir faktör olan yüzey tokluğunu da iyileştirir. Yüzey tokluğu, malzemenin enerjiyi emme ve stres altında çatlak başlatma ve yayılmaya direnme yeteneğini ifade eder. Nitriding işlemi, çeliğin yüzeydeki mikro yapısını değiştirerek hem sertlik hem de kuvvette bir artışı teşvik eder. Bu daha sert yüzey, enerjiyi darbeden veya dalgalanan yüklerden emmeye yardımcı olur, bu da çatlak başlatma olasılığını azaltır. Yüksek stresli uygulamalarda, bu artan tokluk, malzemenin tedavi edilmemiş çelikte meydana gelebilecek erken aşama kırık veya çatlak yayılmasını deneyimlemeden tekrarlayan yüklemeye dayanma yeteneğini arttırır.3
