Nitrurarea cu gaz este un proces de tratament termic pe bază de azot. Această tehnică a fost dezvoltată la începutul secolului trecut în industria de armament, iar în prezent este utilizată într-o gamă largă de sectoare industriale. Datorită temperaturii de funcționare foarte scăzute și a numeroaselor proprietăți pe care le conferă pieselor, acest tratament pare deosebit de interesant și durabil și este disponibil într-o varietate de tehnologii.
Originea nitrurației
Termenul "nitrurare" provine de fapt din denumirea engleză a elementului azot. Notat ca N în tabelul periodic al elementelor, azotul se află în centrul nitrurației. Utilizarea sa a apărut în anii 1910 în Statele Unite și Germania, dezvoltată de industria de armament.
Înainte de această invenție, acești producători se confruntau cu o problemă majoră: tratamentele utilizate până atunci se efectuau la temperaturi ridicate și modificau structura tuburilor de tun, care se deformau automat. Nitrurarea cu gaz a făcut posibilă tratarea interiorului acestor tuburi, păstrându-le în același timp forma.
Acest procedeu reprezintă unul dintre primele tratamente la temperaturi scăzute utilizate în industrie în scopul călirii. Această metodă facilitează tratarea alezajelor pieselor mecanice, provocând în același timp o deformare foarte mică. În urma testelor promițătoare ale acestei tehnologii pe tuburi de tun, nitrurarea cu gaz s-a răspândit treptat pentru a deveni o tehnică standard de tratare termică a metalelor.
Cum funcționează nitrurarea cu gaz?
Nitrurarea cu gaz se bazează pe o reacție chimică simplă care implică descompunerea unui gaz, amoniacul. Amoniacul este alcătuit dintr-un atom de azot și trei atomi de hidrogen, astfel încât, atunci când se descompune, eliberează azot în atmosferă.
Avantajele acestei tehnologii
Primul avantaj recunoscut al nitrurației cu gaz este temperatura scăzută de funcționare necesară. În locul celor 1.000 de grade Celsius necesare pentru carburare sau călire, această reacție chimică poate avea loc la doar 500 de grade Celsius, garantând un control dimensional mai bun al piesei tratate.
Nitrurarea cu gaz a oțelului generează, de asemenea, formarea de nitruri de fier , crom, vanadiu sau aluminiu, în funcție de compoziția chimică a oțelului. Aceste nitruri cresc considerabil rezistența la uzură a piesei. Formarea acestui strat nitrurat poate fi împărțită în două straturi: stratul de combinație, care se găsește la suprafața extremă a piesei, și stratul de difuzie, care se creează la câteva zecimi de milimetru adâncime. Primul strat este extrem de dur, depășind 1000 Vickers, și se întinde pe o adâncime de doar câțiva microni. Acesta conferă piesei o rezistență excelentă la uzură și un coeficient de frecare foarte bun. Stratul de difuzie corespunde, așa cum îi spune și numele, zonei de difuzie a azotului și se poate extinde până la un milimetru sub suprafața piesei. Nitrurarea cu gaz este unul dintre tratamentele termice polivalente, deoarece este o metodă deosebit de versatilă. În unele cazuri, este posibil să se adauge o etapă de difuzie a oxigenului. Aceasta este cunoscută sub denumirea de post-oxidare, un proces care ajută la consolidarea rezistenței la coroziune a pieselor. În cele din urmă, acest tratament are, de asemenea, avantajul de a fi aplicat pieselor finite, ceea ce înseamnă că, odată tratate, acestea nu mai trebuie să fie prelucrate din nou. Prin urmare, nitrurarea cu gaz poate economisi timp și bani reali. De asemenea, este posibil să se difuzeze carbon în același timp cu azotul. Aceasta este cunoscută sub numele de nitrocarburare și este un tratament avantajos deoarece poate fi aplicat la oțeluri mai puțin aliate și, prin urmare, mai puțin costisitoare.
Limitele de nitrurare cu gaz
Cinetica de tratare este, fără îndoială, principala limitare a acestei soluții. Timpul necesar pentru ca procesul să-și urmeze cursul poate fi foarte lung. În funcție de oțelul utilizat în piesă, un tratament de nitrurare cu gaz până la o adâncime de 1 mm poate dura aproximativ o sută de ore, în comparație cu doar 10 ore pentru călire. Mai mult, performanța finală a nitrurației depinde, de asemenea, de calitatea oțelului tratat și de cantitatea de aditivi din oțel care permit formarea nitrurilor.
Diverse tehnici de nitrurare cu gaz
În conformitate cu angajamentul său de a oferi soluții adaptate la fiecare nevoie, Thermi-Lyon oferă trei tehnici diferite de nitrurare cu gaz: presiune atmosferică, joasă presiune și înaltă presiune. Prima este deosebit de utilă în industria aerospațială, de exemplu, pentru tratarea rulmenților motoarelor de avion. Aceștia trebuie să fie tratați la o adâncime de peste un milimetru, ceea ce oferă în mod natural nitrurarea cu gaz la presiune atmosferică. Tratamentul la presiune înaltă pe care îl oferim se numește Thermi SNT și este destinat exclusiv oțelurilor inoxidabile. În cele din urmă, soluția de joasă presiune are loc în vid.
În prezent, nitrurarea cu gaz este utilizată într-o gamă largă de industrii, inclusiv pentru tratarea matrițelor de injecție din plastic și a sculelor de formare, precum și a pieselor pentru turbocompresoare, a sistemelor de injecție pentru motoarele auto și a supapelor auto. Datorită faptului că este atât de ușor de aplicat, acest tratament este utilizat în aproape toate sectoarele industriale, de la automobile la utilaje de prelucrare a alimentelor.
Dezvoltată cu mai bine de un secol în urmă de către industria de armament, nitrurarea cu gaz este acum folosită în multe sectoare, deoarece este foarte ușor de utilizat. Efectuată la temperaturi scăzute, se bazează pe formarea de nitruri pe suprafața pieselor din oțel datorită difuziei azotului, ceea ce conferă pieselor tratate o rezistență excelentă la uzură.
