Wykończenie powierzchni stali stopowej ulega znaczącym zmianom po azotowaniu w wyniku utworzenia na powierzchni twardej, odpornej na zużycie warstwy. Oto kluczowe zmiany i cechy wykończenia powierzchni po azotowaniu:
Zwiększona odporność na zużycie: Tworzenie twardej warstwy azotowanej na powierzchni stali znacznie zwiększa jej odporność na zużycie. Warstwa ta pełni rolę bariery ochronnej przed zużyciem mechanicznym, ograniczając straty materiału podczas kontaktu ciernego. Zwiększona odporność na zużycie warstwy azotowanej jest szczególnie korzystna w przypadku komponentów pracujących w środowiskach o wysokim zużyciu, takich jak łożyska, części zaworów i śruby wytłaczające. Azotowana powierzchnia zmniejsza częstotliwość konserwacji i wymiany, co prowadzi do niższych kosztów operacyjnych i poprawy wydajności maszyn.
Chropowatość powierzchni: Azotowanie może powodować nieznaczny wzrost chropowatości powierzchni w wyniku tworzenia się azotków. Początkowe wykończenie powierzchni stali stopowej odgrywa znaczącą rolę w określeniu końcowej chropowatości po azotowaniu. Powierzchnie drobno obrobione lub polerowane mają tendencję do utrzymywania gładszego wykończenia, podczas gdy na powierzchniach szorstkich może wystąpić bardziej zauważalny wzrost chropowatości. Tę zmianę chropowatości można zminimalizować kontrolując parametry procesu azotowania i stosując techniki wykańczania po azotowaniu, takie jak polerowanie lub szlifowanie, w celu uzyskania pożądanej tekstury powierzchni. Utrzymanie gładkiego wykończenia powierzchni ma kluczowe znaczenie w zastosowaniach, w których wymagane jest niskie tarcie i wysoka precyzja.
Zmiana koloru: Powierzchnia azotowanej stali stopowej zazwyczaj wykazuje zmianę koloru, od ciemnoszarego do czarnego. Ta zmiana koloru wynika z tworzenia się azotków żelaza na powierzchni. Ciemna powierzchnia jest wizualnym wskaźnikiem udanego procesu azotowania i może również zapewnić pewien stopień odporności na korozję. Jednolita zmiana koloru zwiększa estetykę elementu i służy jako wskaźnik kontroli jakości w celu zapewnienia spójnej azotowania w różnych partiach.
Struktura powierzchni: Azotowanie tworzy złożoną strukturę powierzchni charakteryzującą się utworzeniem na górnej powierzchni złożonej warstwy, zwanej również białą warstwą. Ta złożona warstwa składa się z azotków żelaza, głównie ε-Fe2-3N i γ'-Fe4N, które przyczyniają się do zwiększenia twardości i odporności na zużycie. Pod warstwą związku znajduje się strefa dyfuzyjna, w której atomy azotu przedostały się przez stalową osnowę, poprawiając jej właściwości mechaniczne. Warstwa związku jest zazwyczaj bardzo cienka (kilka mikrometrów), ale odgrywa kluczową rolę w ochronie materiału znajdującego się pod spodem przed zużyciem i zmęczeniem. Ta strukturalna warstwa zwiększa ogólną wydajność i trwałość komponentu.
Odporność na korozję: Proces azotowania może zwiększyć odporność na korozję stali stopowej poprzez utworzenie ochronnej warstwy azotków na powierzchni. Azotki te działają jak bariera, zapobiegając przedostawaniu się czynników korozyjnych i zmniejszając szybkość utleniania i powstawania rdzy. Ta poprawa odporności na korozję jest szczególnie korzystna w przypadku komponentów narażonych na działanie trudnych warunków, takich jak sprzęt do przetwarzania chemicznego, zastosowania morskie i części samochodowe. Zwiększona odporność na korozję wydłuża żywotność komponentów i zmniejsza potrzebę częstej konserwacji lub nakładania powłok ochronnych.
Integralność powierzchni: Azotowanie poprawia ogólną integralność powierzchni stali stopowej poprzez wywoływanie ściskających naprężeń szczątkowych w warstwie powierzchniowej. Te naprężenia ściskające przeciwdziałają naprężeniom rozciągającym, które mogą prowadzić do inicjacji i propagacji pęknięć, zwiększając w ten sposób odporność zmęczeniową elementu. Poprawiona integralność powierzchni zapewnia, że azotowane komponenty wytrzymują cykliczne obciążenia i wydłużają ich żywotność w wymagających zastosowaniach. Warstwa azotowana zapewnia również lepszą odporność na uderzenia i cykle termiczne, dzięki czemu nadaje się do środowisk dynamicznych i o wysokiej temperaturze.
Pręt kwadratowy ze stali nierdzewnej
