دليل بسيط لتشطيب النيترة

الطلاء بالنترة هو طريقة خاصة لمعالجة الأجزاء المعدنية. فهي تساعد على جعلها صلبة وقوية للغاية وقادرة على الاستمرار لفترة طويلة جدًا. يمكنك التفكير في الأمر كما لو كنت تعطي الأجزاء المعدنية طبقة قوية من الدروع. هذا الدرع يمنعها من التعرض للخدش أو التآكل أو الصدأ. إذا كنت تعمل مع أجزاء معدنية يجب أن تكون قوية، فهذه المقالة مناسبة لك. سنخبرك عن عملية الصقل بالنترة بطريقة سهلة. سوف تتعلم كيف تعمل، ولماذا هي شيء جيد، وكيف يمكن أن تساعدك على صنع منتجات أفضل.

ما هي عملية النيترة وكيف تعمل؟

عملية النترة هي نوع من المعالجة الحرارية. وهي عملية معالجة سطحية تُستخدم لتقوية الصلب والمعادن الحديدية الأخرى. الفكرة الرئيسية هي وضع النيتروجين على الجزء الخارجي للجزء المعدني. ويتم ذلك عن طريق تسخين قطعة العمل في مكان خاص به الكثير من النيتروجين. يتسرب النيتروجين إلى المعدن. وهذا ما يسمى بالانتشار. تصنع هذه العملية طبقة خارجية صلبة للغاية.

هذه الطبقة الخارجية مملوءة بقطع صغيرة صلبة تسمى رواسب النيتريد. وهذا يجعل السطح صلبًا للغاية. وهي تختلف عن الطرق الأخرى لتقسية المعدن، مثل الكربنة. تتم عملية النيترة عند درجة حرارة منخفضة. وهذا أمر جيد للغاية لأنه يعني أن الأجزاء لا تنحني أو تغير شكلها كثيرًا. هناك تشويه قليل جدًا، لذلك تظل الأجزاء الخاصة بك بالحجم الصحيح. تُعد عملية الصقل بالنترة طريقة رائعة لجعل الأجزاء أقوى بدون المشاكل التي تنتج عن استخدام الحرارة العالية.

ما أهمية الحماية من الصدأ مع النيترة؟

من أفضل ما في عملية النترة هو المقاومة الكبيرة للتآكل التي تمنحها للأجزاء. وهذا يعني أنها تساعد على منع الصدأ. عندما يُطلى الجزء بالنيترة، تُصنع طبقة خاصة في الأعلى. وتسمى هذه الطبقة الطبقة المركبة. عادة ما تكون هذه الطبقة مصنوعة من نيتريد الحديد. وهي تعمل كجدار قوي. يمنع هذا الجدار الهواء والماء من الوصول إلى المعدن الموجود تحتها. وهذا يساعد على إيقاف الصدأ وأنواع التآكل والتآكل الأخرى.

بالنسبة للكثير من الأجزاء، فإن وجود مقاومة جيدة للتآكل لا يقل أهمية عن الصلابة. على سبيل المثال، فكر في مكونات الأسلحة النارية أو الأجزاء المستخدمة في المناطق الرطبة. فمقاومة التآكل التي تأتي من النيترة تعني أن هذه الأجزاء ستدوم لفترة أطول. حتى بالنسبة لمعدن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، الذي يتميز بالفعل بمقاومة الصدأ، يمكن أن تجعل النيترة مقاومته للتآكل أفضل. تعمل طبقة النيتريد على تحسين مقاومة التآكل وتحافظ على الجزء من التلف. وتعد هذه المقاومة الإضافية للتآكل ميزة مهمة للغاية.

ما هي درجة حرارة العملية المناسبة للنيترة؟

تعتبر درجة حرارة عملية الصقل بالنيترة مهمة للغاية. ويتم ذلك عادةً عند درجة حرارة تتراوح بين 400 درجة مئوية و575 درجة مئوية (750 درجة فهرنهايت و1065 درجة فهرنهايت). يتم اختيار درجة الحرارة هذه بعناية فائقة. يجب أن تكون ساخنة بما فيه الكفاية لكي يعمل انتشار النيتروجين. ولكن لا يمكن أن تكون ساخنة للغاية. إذا ارتفعت درجة حرارة المعالجة أكثر من اللازم، فقد يؤدي ذلك إلى إضعاف الجزء الداخلي للجزء. يمكن أن يفسد القوة التي حصل عليها الجزء من خطوة المعالجة الحرارية السابقة.

تعد درجة حرارة المعالجة المنخفضة نقطة جيدة كبيرة في عملية التصلب بالنترة. تستخدم الطرق الأخرى لتصلب المعدن، مثل الكربنة، درجات حرارة أكثر سخونة بكثير. هذه الحرارة العالية يمكن أن تجعل قطع العمل تنحني أو تغير شكلها. أما مع النيترة، فيحدث تشويه قليل جدًا. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى عمل أقل لإصلاح الجزء بعد معالجته. تحافظ قطعة العمل على حجمها وشكلها. وهذا يمكن أن يوفر لك الكثير من الوقت والمال.

كيف يغير النيترة من سطح الجزء؟

عادةً ما تكون تشطيبات السطح للجزء بعد الصقل بالنترة لطيفة للغاية وناعمة. ونظرًا لأن العملية تستخدم حرارة منخفضة، فإن السطح النهائي لا يصبح خشنًا. وفي كثير من الحالات، تكون الأجزاء جاهزة للاستخدام بمجرد إخراجها من الفرن. فهي غالبًا لا تحتاج إلى أي أعمال صقل أو طحن كبيرة. وهذا أمر رائع عندما تنظر إلى طرق المعالجة الحرارية الأخرى التي يمكن أن تترك سطحًا خشنًا.

في بعض الأحيان، قد تظهر طبقة رقيقة جداً رمادية داكنة أو سوداء على السطح. هذه طبقة أكسيد. وغالبًا ما يحدث ذلك مع بعض أنواع النيترة، مثل عملية الكربنة بالنيتروكربنة. طبقة الأكسيد هذه هي في الواقع شيء جيد. يمكن أن تجعل مقاومة التآكل أفضل. ويمكنها أيضًا أن تساعد الأجزاء على الانزلاق بسهولة وتقلل من الاحتكاك. إذا كنت بحاجة إلى سطح لامع ولامع للغاية، فيمكنك القيام بقدر قليل من التلميع. ولكن يجب ألا تقوم بالكثير من التلميع. فقد يؤدي التلميع الشديد إلى إزالة طبقة النيتريد الصلبة.

هل تحتاج إلى تقسية الأجزاء بعد النيترة؟

هذا سؤال جيد جداً. الإجابة هي لا، أنت لا تخفف الأجزاء بعد نيتريدها. يجب أن يتم تقسية الأجزاء والحصول على مزاجها النهائي قبل تبدأ عملية النترة. تمنح خطوة التقسية الجزء الداخلي من الجزء القدر المناسب من القوة والصلابة. من المهم جدًا أن تكون درجة حرارة التقسية النهائية أعلى من درجة الحرارة التي سيتم استخدامها للنترة. يجب أن تكون أعلى ب 30 درجة مئوية (50 درجة فهرنهايت) على الأقل.

لماذا هذا الأمر مهم للغاية؟ إذا قمت بتحويل جزء إلى نيتريد عند درجة حرارة أعلى من درجة حرارة المزج النهائية، سيصبح الجزء الداخلي من المعدن لينًا. وهذا من شأنه أن يجعل الجزء بأكمله أضعف بكثير. لذا، فإن القاعدة التي يجب تذكرها هي: التصلب والتلطيف دائمًا أولاً. وهذا يضمن بقاء الجزء الداخلي من السبيكة قويًا بينما يصبح السطح الخارجي صلبًا للغاية. إن الصقل الجيد قبل الصقل بالنترة هو سر الحصول على جزء رائع.

كيف يمكنك التحكم في عمق العلبة في عملية النيترة؟

يخبرك عمق العلبة بمدى عمق الصلابة في سطح الجزء. باستخدام الصقل بالنيترة، يمكنك تغيير عمق العلبة بطريقتين رئيسيتين. الأولى هي مدة بقاء الجزء في الفرن. والثانية هي درجة حرارة الفرن. كلما طالت مدة معالجة الجزء، كلما تعمق النيتروجين في المعدن. وهذا يجعل عمق العلبة أعمق.

يمكن للعلبة الأعمق أن تعطي الجزء قوة إجهاد أفضل. وهذا مهم للأجزاء التي تتحمل الكثير من الضغط، مثل العمود المرفقي أو الترس. ولكن، يجب أن تعلم أن هذه العملية تستغرق الكثير من الوقت. قد يكون الحصول على حالة عميقة بطيئًا جدًا، وقد يستغرق أحيانًا أكثر من 80 ساعة. يقرر الأشخاص الذين يصممون الأجزاء عمق العلبة المناسب للوظيفة التي يجب أن يقوم بها الجزء. بالنسبة للعديد من الوظائف، فإن العلبة الرقيقة هي كل ما يلزم للحصول على مقاومة رائعة للتآكل.

ماذا يجب أن تكون حالة السطح قبل العملية؟

حالة سطح الجزء قبل وضعه في الفرن مهمة للغاية. يجب أن يكون السطح نظيفًا تمامًا. لا يمكن أن يكون عليه أي زيت أو شحم أو أوساخ أو صدأ. فأي أوساخ متبقية على السطح يمكن أن تمنع النيتروجين من الوصول إلى المعدن. قد يتسبب ذلك في ظهور بقع لينة ولن تعمل العملية بشكل جيد.

أيضًا، لا يمكن أن يحتوي السطح على أي طبقات عليه من أعمال أخرى تم إنجازها. على سبيل المثال، يمكن أن يتأذى السطح أثناء التصنيع الآلي باستخدام الحاسب الآلي. في هذه الحالة، يجب إزالة بعض المواد بقليل من الطحن أو الصقل للوصول إلى معدن جديد ونظيف. وينطبق ذلك أكثر على الفولاذ المقاوم للصدأ. يحتوي الفولاذ المقاوم للصدأ على طبقة طبيعية لا يمكنك رؤيتها. هذه الطبقة هي طبقة أكسيد، وهي تحمي المعدن. يجب إزالة هذه الطبقة قبل عملية النترة مباشرةً. إذا لم تتم إزالتها، فلن يتمكن النيتروجين من الوصول إلى المعدن. إن السطح النظيف هو الخطوة الأولى للحصول على جزء نيتريد جيد.

ما هي الأنواع المختلفة للنيترة؟

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من النيترة. كل نوع منها مختلف قليلاً. فهي جيدة لأنواع مختلفة من الوظائف.

1. النيترة بالغاز: هذا هو النوع الذي ستراه في أغلب الأحيان. بالنسبة للنترة بالغاز، يتم وضع قطع العمل في فرن مغلق بإحكام. ثم يتم ضخ غاز خاص في الفرن. وعادة ما يكون غاز الأمونيا الساخن. يتفكك غاز الأمونيا على سطح المعدن الساخن ويخرج النيتروجين. ثم يذهب هذا النيتروجين إلى الصلب. يجب مراقبة تدفق الغاز عن كثب. تعتبر عملية النترة بالغاز خيارًا جيدًا لعمل الكثير من الأجزاء في وقت واحد.
2. نيترة حمام الملح: مع نيترة حمام الملح، توضع الأجزاء في حوض من الملح السائل الساخن. يحتوي هذا الملح على الكثير من النيتروجين والقليل من الكربون. ويسمى ذلك أحياناً بالنترة السائلة. نيترة حمام الملح سريعة للغاية. وهي تمنح الأجزاء مقاومة كبيرة للتآكل والتآكل. وغالباً ما تُستخدم في نوع خاص من النيترة يسمى الكربنة بالنيتروجين.
3. نيترة البلازما: هذه هي أحدث طريقة للقيام بذلك. في عملية النيترة بالبلازما، توضع الأجزاء داخل فرن مفرغ من الهواء. ثم يُملأ الفرن بمزيج من غاز خاص، مثل النيتروجين والهيدروجين. بعد ذلك، يتم استخدام حقول كهربائية لجعل الغاز يضيء مثل علامة ملونة تقريباً. ويسمى هذا الغاز المتوهج بالبلازما. تحتوي البلازما على أيونات النيتروجين. يتم إطلاق هذه الأيونات في سطح الجزء. تمنحك نيترة البلازما أفضل تحكم في العملية بأكملها. يمكنك استخدام غاز النيتروجين النقي إذا احتجت إلى ذلك. وهو خيار رائع بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ لأن البلازما تنظف السطح وتزيل طبقة الأكسيد القاسية.

إليك جدول بسيط لتوضيح مدى اختلافهما:

ما أنواع المواد التي يمكنك تقسيتها باستخدام النيترة؟

النيترة هي الأفضل لأنواع معينة من الفولاذ. ولن يصلح لجميع المعادن. فأفضل المواد هي سبائك الفولاذ التي تحتوي على عناصر سبائك خاصة ممزوجة بها. وتسمى هذه العناصر بالعناصر المكونة للنيتريد. هذه العناصر جيدة جدًا في الاستحواذ على النيتروجين لصنع قطع النيتريد فائقة الصلابة التي نريدها. أفضل العناصر لهذه المهمة هي الألومنيوم والكروم والموليبدينوم.

فيما يلي بعض المواد الجيدة للنترة:

• الفولاذ منخفض السبائك الذي يحتوي على الكروم والموليبدينوم. وتستخدم هذه الفولاذ في كثير من الأحيان في الأجزاء المكسوة بالنيترويد.
• فولاذ الأدوات، مثل H13، غالبًا ما يكون مغطى بالنيترود. وتستخدم لصنع أشياء مثل قوالب البثق.
• يُعد الفولاذ المقاوم للصدأ خيارًا رائعًا. تجعل نيترة الفولاذ المقاوم للصدأ صلابة سطحه أفضل بكثير. كما أنه يمنعها من الالتصاق أو الخدش، وهي مشكلة تسمى المرارة. يمكن معالجة جميع أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ، حتى الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ، بالنترة بالبلازما.
• يمكن أيضًا أن يكون الحديد المصبوب مكسوًا بالنيتر. يجعل السطح المكسو بالنيترويد الحديد المصبوب أكثر صلابة ويدوم لفترة أطول.

لا يمكنك حقًا تقوية الفولاذ الكربوني البسيط بالنترة. هذا لأنه لا يحتوي على عناصر السبيكة المناسبة فيه. فبدون تلك العناصر، لا يمكن للنيتروجين أن يصنع القطع الصلبة التي تعطي صلابة السطح العالية.

فيما تُستخدم الأجزاء المزودة بالنيترويد غالباً؟

يمكنك العثور على القِطع المضاف إليها النيترة في العديد من الماكينات التي تراها وتستخدمها كل يوم. عادةً ما يتم استخدام النيترة على الأجزاء التي تحتاج إلى أن تكون قوية ضد التآكل والتعب. ولأن الطلاء قوي للغاية، فهو مثالي للأجزاء التي تحتك ببعضها البعض. كما أن الاحتكاك المنخفض للسطح المكسو بالنيترويد يساعد بشكل كبير.

فيما يلي بعض الأمثلة على استخدام الجزء المضاف إليه النيتريد لتقوية السطح:

• أجزاء المحرك: غالباً ما يكون العمود المرفقي وعمود الكامات وأجزاء الصمامات مغطاة بالنيترويد. وهذا يساعدها على الاستمرار لملايين الدورات والحركات داخل محرك السيارة.
• التروس: يحتاج الترس في السيارة أو الماكينة إلى سطح صلب للغاية. وهذا يحافظ على أسنان الترس من التآكل. الترس المكسو بالنترات قوي جداً ويدوم لفترة طويلة.
• أدوات لصنع الأشياء: الأجزاء مثل براغي الطارد والقوالب التي تشكّل البلاستيك والمعادن مصنوعة من النيتريد. صلابة السطح العالية تتيح لها تشكيل أشياء أخرى دون أن تتآكل.
• مكونات السلاح الناري: يتم طلاء العديد من أجزاء المسدس بالنتريد. ويمنحها ذلك لمسة نهائية صلبة وسوداء وطويلة الأمد، كما أنها جيدة جداً في إيقاف الصدأ.
• المحامل والبطانات: بالنسبة للأجزاء التي تدور أو تنزلق، فإن السطح المكسو بالنيترويد يعني احتكاكاً أقل. فهو يساعد على منعها من الالتصاق ببعضها البعض.

يمكن تحسين أي قطعة عمل تحتاج إلى سطح شديد الصلابة ومقاومة كبيرة للتآكل باستخدام عملية النيترة.

أشياء أساسية يجب تذكرها

• النيترة هي نوع من المعالجة الحرارية. وهي تضع النيتروجين في سطح المعدن لجعله شديد الصلابة.
• يمنح الأجزاء مقاومة مذهلة للتآكل ومقاومة كبيرة للتآكل.
• تستخدم العملية حرارة منخفضة. وهذا يعني أن الأجزاء لا يتغير شكلها أو حجمها كثيرًا.
• الأنواع الرئيسية هي النترة بالغاز، والنترة بالحمام الملحي، والنترة بالبلازما. تمنحك نيترة البلازما أكبر قدر من التحكم.
• يعمل النيترة بشكل أفضل على سبائك الفولاذ وفولاذ الأدوات. يحتوي هذا النوع من الفولاذ على عناصر مثل الكروم أو الألومنيوم.
• يجب أن تكون الأجزاء مقواة ومخففة بالكامل قبل تبدأ عملية الصقل بالنترة.
• وغالبًا ما يتم استخدامه لأجزاء المحرك مثل العمود المرفقي، وكذلك التروس والأدوات التي تحتاج إلى سطح قوي جدًا.