ความแข็งของพื้นผิวของ เหล็กโลหะผสมไนไตรด์ เป็นที่สูงที่สุดที่ชั้นนอกสุดเนื่องจากการก่อตัวของไนไตรด์ที่รุนแรง กระบวนการไนไตรด์เกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของอะตอมไนโตรเจนลงในพื้นผิวของเหล็กซึ่งทำปฏิกิริยากับธาตุเหล็กหรือโลหะผสมอื่น ๆ เพื่อสร้างไนไตรด์แข็งเช่นเหล็กไนไตรด์ (Fe4n, Fe2-3n), โครเมียมไนไตรด์หรืออะลูมิเนียมไนไตรด์ สารประกอบเหล่านี้เพิ่มความแข็งของพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญบรรลุค่าสูงถึง HV 1000-1200 หรือสูงกว่า ชั้นที่แข็งตัวนี้ทำให้วัสดุทนต่อการสึกหรอการเสียดสีและความเหนื่อยล้าของพื้นผิวทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงในอุตสาหกรรมเช่นยานยนต์การบินและอวกาศและเครื่องมือ ประโยชน์หลักของความแข็งของพื้นผิวสูงนี้คือความสามารถที่เพิ่มขึ้นของวัสดุในการต้านทานความเสียหายของพื้นผิวการรักษาฟังก์ชั่นและความสวยงามภายใต้สภาวะที่รุนแรง
กระบวนการไนไตรด์ส่งผลให้เกิดการไล่ระดับสีความแข็งค่อยเป็นค่อยไปจากพื้นผิวไปยังแกนกลางของเหล็ก เมื่อไนโตรเจนกระจายเข้าไปในเหล็กความเข้มข้นของไนโตรเจนจะลดลงตามความลึกทำให้เกิดความหนาแน่นของไนไตรด์ที่ลดลงอย่างต่อเนื่องใต้พื้นผิว สิ่งนี้ทำให้ความแข็งลดลงเรื่อย ๆ จากชั้นไนไตรด์ด้านนอกเป็นเหล็กพื้นฐาน ความแข็งที่อยู่ใกล้พื้นผิวอาจสูงถึง HV 1000-1200 ในขณะที่อยู่ใต้พื้นผิวไม่กี่ไมครอนความแข็งจะลดลงประมาณ HV 600-800 ในขณะที่คุณยังคงลึกลงไปในชั้นไนไตรด์มันจะนุ่มนวลขึ้นด้วยค่าความแข็งลดลงต่อไป การไล่ระดับสีในความแข็งช่วยให้มั่นใจได้ว่าเหล็กจะยังคงเป็นแกนที่ยากลำบากซึ่งสามารถทนต่อความเครียดเชิงกลในขณะที่ให้ภายนอกแข็งเพื่อต้านทานการสึกหรอและความเหนื่อยล้า การไล่ระดับสีความแข็งนี้สามารถออกแบบได้ตามความต้องการของแอปพลิเคชันซึ่งนำเสนอความสมดุลที่ดีที่สุดระหว่างความทนทานของพื้นผิวและความเหนียวภายใน
ภายใต้พื้นผิวไนไตรด์ความแข็งหลักของวัสดุยังคงไม่ได้รับผลกระทบจากกระบวนการไนเตรท แกนกลางของวัสดุซึ่งเป็นส่วนใหญ่ของเหล็กยังคงรักษาความแข็งเดิมและคุณสมบัติเชิงกลตามที่กำหนดโดยโลหะผสมเหล็กฐาน สำหรับเหล็กโลหะผสมไนไตรด์ความแข็งหลักยังคงอยู่ในช่วงของ HV 300-450 ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของโลหะผสมประวัติการรักษาความร้อนและโครงสร้างโลหะโดยรวม ในขณะที่ไนไตรด์ช่วยเพิ่มคุณสมบัติของพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญแกนกลางให้ความเหนียวที่ต้องการความต้านทานต่อแรงกระแทกและความเหนียวที่ปกป้องส่วนจากความล้มเหลวของหายนะ แกนที่นุ่มกว่าช่วยให้ส่วนประกอบสามารถดูดซับแรงกระแทกได้โดยไม่แตกหรือเปราะซึ่งมีส่วนทำให้ประสิทธิภาพโดยรวมของวัสดุในการเรียกร้องแอปพลิเคชันที่ต้องการความเหนียวและความแข็ง
อิทธิพลของพารามิเตอร์กระบวนการ: พารามิเตอร์ไนไตรด์หลายอย่างรวมถึงเวลาอุณหภูมิและความเข้มข้นของไนโตรเจนมีบทบาทสำคัญในการกำหนดความลึกของชั้นไนไตรด์และโปรไฟล์ความแข็งที่เกิดขึ้น เวลาไนไตรด์นานขึ้นและอุณหภูมิที่สูงขึ้นช่วยให้ไนโตรเจนกระจายลึกเข้าไปในเหล็กทำให้ชั้นไนไตรด์หนาขึ้นที่มีความแข็งของพื้นผิวที่สูงขึ้น ในทางกลับกันเวลาไนเตรทที่สั้นลงหรืออุณหภูมิที่ต่ำกว่าอาจส่งผลให้ชั้นไนไตรด์บางลงซึ่งมีความแข็งของพื้นผิวที่เด่นชัดน้อยลง ความเข้มข้นของไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศไนไตรด์ยังส่งผลต่อความหนาของชั้นแข็ง ตัวอย่างเช่นความเข้มข้นของไนโตรเจนที่สูงขึ้นโดยทั่วไปจะนำไปสู่ชั้นไนไตรด์ที่ลึกและหนักขึ้น การควบคุมพารามิเตอร์เหล่านี้ช่วยให้วิศวกรสามารถปรับความลึกและความแข็งของเลเยอร์ไนไตรด์ให้เหมาะกับความต้องการแอปพลิเคชันที่เฉพาะเจาะจงการปรับความต้านทานการสึกหรอและความเหนียวหลัก
ผลของความลึกของชั้นต่อประสิทธิภาพ: ความลึกของชั้นไนไตรด์มีผลต่อลักษณะการทำงานของวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ ชั้นไนไตรด์ตื้นที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ชิ้นส่วนสัมผัสกับการเสียดสีเบา ๆ หรือการสึกหรอของพื้นผิว การรักษาประเภทนี้ให้ความต้านทานการสึกหรอที่ยอดเยี่ยมในขณะที่ยังคงรักษาแกนกลางที่ยากสำหรับความสมบูรณ์ของโครงสร้างโดยรวม ในทางกลับกันเลเยอร์ไนไตรด์ที่ลึกกว่านั้นเหมาะสำหรับส่วนประกอบที่สัมผัสกับการสึกหรออย่างรุนแรงความเหนื่อยล้าหรือการโหลดที่มีผลกระทบสูงเนื่องจากมีการป้องกันที่สำคัญและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น ความแข็งที่แตกต่างกันไปทั่วชั้นไนไตรด์ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนสามารถทนต่อความเครียดระดับสูงในระดับสูงในขณะที่หลีกเลี่ยงความล้มเหลวของหายนะเนื่องจาก brittleness.
