Alaşımlı çeliğin yüzey kalitesi, yüzeyde sert, aşınmaya dayanıklı bir tabakanın oluşması nedeniyle nitrürleme sonrasında önemli ölçüde değişir. Nitrürleme sonrası yüzey kaplamasındaki önemli değişiklikler ve özellikler şunlardır:
Geliştirilmiş Aşınma Direnci: Çelik yüzeyinde sert nitrürlenmiş bir tabakanın oluşması, aşınma direncini büyük ölçüde artırır. Bu katman mekanik aşınmaya karşı koruyucu bir bariyer görevi görerek sürtünme teması sırasında malzeme kaybını azaltır. Nitrürlenmiş katmanın artırılmış aşınma direnci, özellikle rulmanlar, valf parçaları ve ekstrüzyon vidaları gibi yüksek aşınma ortamlarındaki bileşenler için faydalıdır. Nitrürlenmiş yüzey, bakım ve değiştirme sıklığını azaltarak işletme maliyetlerinin düşmesine ve makinelerde verimliliğin artmasına yol açar.
Yüzey Pürüzlülüğü: Nitrasyon, nitrürlerin oluşması nedeniyle yüzey pürüzlülüğünde hafif bir artışa neden olabilir. Alaşımlı çeliğin başlangıç yüzey kalitesi, nitrürleme sonrası nihai pürüzlülüğün belirlenmesinde önemli bir rol oynar. İnce işlenmiş veya cilalanmış yüzeyler daha pürüzsüz bir yüzey elde etme eğilimindeyken, daha pürüzlü yüzeyler pürüzlülükte daha belirgin bir artış yaşayabilir. Pürüzlülükteki bu değişiklik, nitrürleme prosesi parametrelerinin kontrol edilmesi ve istenen yüzey dokusunun elde edilmesi için cilalama veya taşlama gibi nitrürleme sonrası bitirme tekniklerinin kullanılmasıyla en aza indirilebilir. Pürüzsüz bir yüzey kalitesinin korunması, düşük sürtünme ve yüksek hassasiyetin gerekli olduğu uygulamalar için çok önemlidir.
Renk Değişimi: Nitrürlenmiş alaşımlı çeliğin yüzeyi tipik olarak koyu griden siyaha kadar bir renk değişimi sergiler. Bu renk değişimi yüzeyde demir nitritlerin oluşmasından kaynaklanmaktadır. Karartılmış yüzey, başarılı bir nitrürleme işleminin görsel bir göstergesidir ve aynı zamanda bir dereceye kadar korozyon direnci de sağlayabilir. Tekdüze renk değişimi, bileşenin estetik çekiciliğini artırır ve partiler arasında tutarlı nitrürleme işlemi için bir kalite kontrol işareti görevi görür.
Yüzey Yapısı: Nitrasyon, üst yüzeyde beyaz katman olarak da bilinen bileşik katmanın oluşmasıyla karakterize edilen karmaşık bir yüzey yapısı oluşturur. Bu bileşik katman, artan sertlik ve aşınma direncine katkıda bulunan, başta ε-Fe2-3N ve γ'-Fe4N olmak üzere demir nitrürlerden oluşur. Bileşik katmanın altında nitrojen atomlarının çelik matrise nüfuz ederek mekanik özelliklerini arttırdığı difüzyon bölgesi bulunur. Bileşik katman tipik olarak çok incedir (birkaç mikrometre), ancak alttaki malzemenin aşınma ve yorulmaya karşı korunmasında kritik bir rol oynar. Bu yapılandırılmış katmanlama, bileşenin genel performansını ve ömrünü artırır.
Korozyon Direnci: Nitrürleme işlemi, yüzeyde koruyucu bir nitrür tabakası oluşturarak alaşımlı çeliğin korozyon direncini artırabilir. Bu nitrürler bir bariyer görevi görerek aşındırıcı maddelerin girişini önler ve oksidasyon ve pas oluşumunu azaltır. Korozyon direncindeki bu iyileşme özellikle kimyasal işleme ekipmanları, denizcilik uygulamaları ve otomotiv parçaları gibi zorlu ortamlara maruz kalan bileşenler için faydalıdır. Geliştirilmiş korozyon direnci, bileşenlerin servis ömrünü uzatır ve sık bakım veya koruyucu kaplama ihtiyacını azaltır.
Yüzey Bütünlüğü: Nitrasyon, yüzey katmanında artık basınç gerilimlerini indükleyerek alaşımlı çeliğin genel yüzey bütünlüğünü artırır. Bu basınç gerilimleri, çatlağın başlamasına ve yayılmasına neden olabilecek çekme gerilimlerini ortadan kaldırır, böylece bileşenin yorulma direncini artırır. Geliştirilmiş yüzey bütünlüğü, nitrürlenmiş bileşenlerin döngüsel yüklemeye dayanabilmesini ve zorlu uygulamalarda çalışma ömrünü uzatabilmesini sağlar. Nitrürlenmiş katman ayrıca darbeye ve termal döngüye karşı daha iyi direnç sağlayarak onu dinamik ve yüksek sıcaklıktaki ortamlar için uygun hale getirir.
