Proces zaczyna się od starannego wyboru stopu podstawowego. Do azotowania stosowane są stopnie stalowe zawierające elementy stopowe, takie jak chrom, molibden i wanad. Elementy te zwiększają zdolność materiału do tworzenia twardej, trwałej warstwy azotrowej, gdy są poddawane procesie nitrowania. Wybrany stop musi również mieć odpowiednią zawartość węgla i właściwości mechaniczne, aby wytrzymać naprężenia związane z kuciem i późniejszym azotem bez uszczerbku dla jego integralności.
Podgrzewanie stali do odpowiedniej temperatury ma kluczowe znaczenie, aby materiał stał się wystarczająco plastyczny do kucia, jednocześnie zapobiegając nadmiernego wzrostu ziarna lub niepożądanych zmian w mikrostrukturze. Kwadratowe stalowe pręty stalowe ze stopu azotu są ogrzewane w piecu elektrycznym lub gazowym, osiągając temperatury od 1100 ° F do 1200 ° F (593 ° C do 649 ° C). Proces ogrzewania jest starannie kontrolowany, aby uniknąć przegrzania, co może prowadzić do utleniania lub nadmiernego tworzenia węglików, które negatywnie wpłynęłyby na wydajność stali.
Gdy materiał osiągnie odpowiednią temperaturę, jest on przenoszony do prasy kucia lub młotka. Proces kucia polega na zastosowaniu kontrolowanej siły w celu kształtowania stali do pożądanych wymiarów. Ten etap ma kluczowe znaczenie dla wyrównania struktury ziarna stali i zwiększenia jego właściwości mechanicznych. Stal jest wciśnięta lub wbijana w kształt kwadratowego pręta, zapewniając, że w materiale nie ma pęknięć ani defektów. Proces kucia udostępnia także strukturę wewnętrzną, promując jednolitość i poprawiając siłę i ciągliwość stali.
Po procesie kucia pręty stalowe są poddawane kontrolowanemu procesowi chłodzenia, który jest niezbędny do ustawiania właściwości mechanicznych materiału. Chłodzenie można wykonać poprzez chłodzenie powietrza lub gaszenie oleju, w zależności od stopnia stalowego i pożądanych właściwości końcowych. Gaszenie przyspiesza proces chłodzenia w celu zwiększenia twardości, ale szybkość chłodzenia musi być kontrolowana, aby zapobiec wstrząsowi termicznemu, co może powodować pękanie lub wypaczenie. Celem jest osiągnięcie drobnej mikrostruktury o optymalnej twardości i wytrzymałości dla późniejszego azotowania.
W stadium nitrowania kutowane stalowe pręty są narażone na środowisko bogate w azot, tworząc twardą, odporną na zużycie powierzchnię azotową. Proces ten można wykonać przy użyciu azotowania gazu (gazem amoniaku) lub azotowania w osoczu, z których oba obejmują odsłonięcie materiału na azot w temperaturach od 900 ° F do 1000 ° F (482 ° C i 538 ° C). Podczas tego procesu atomy azotu rozpowszechniają się w stalowej powierzchni, tworząc utwardzoną warstwę zwaną „białą warstwą”. Ta nitrowana warstwa znacznie zwiększa twardość powierzchni, odporność na zużycie i wytrzymałość zmęczeniową. Głębokość warstwy azotrowej można dokładnie kontrolować, w zależności od wymagań aplikacji końcowej.
Po zakończeniu procesu nitrowania pręty stalowe ulegają rygorystycznym procedurom kontroli jakości. Kontrole te zazwyczaj obejmują testy twardości, które zapewniają, że powierzchnia azotrowana osiągnęła pożądany poziom twardości. Integralność powierzchni jest również sprawdzana w celu wykrycia wszelkich potencjalnych wad, takich jak pęknięcia, doły lub niespójności w warstwie azotrowej. Można również zastosować nieniszczące metody testowania, takie jak pomiar chropowatości powierzchni lub analiza mikrostrukturalna, aby ocenić jednolitość i jakość powierzchni azotrowej.
