En enkel guide til nitreringsfinishen

En nitreringsfinish er en særlig måde at behandle metaldele på. Det hjælper med at gøre dem meget hårde, stærke og i stand til at holde i meget lang tid. Du kan betragte det som at give dine metaldele en stærk rustning. Dette panser forhindrer dem i at blive ridsede, slidte eller rustne. Hvis du arbejder med metaldele, der skal være stærke, er denne artikel noget for dig. Vi vil fortælle dig om nitreringsprocessen på en nem måde. Du vil lære, hvordan den fungerer, hvorfor den er god, og hvordan den kan hjælpe dig med at lave bedre produkter.

Hvad er nitreringsprocessen, og hvordan fungerer den?

Nitreringsprocessen er en slags varmebehandling. Det er en overfladebehandlingsproces, der bruges til at hærde stål og andre jernholdige metaller. Hovedidéen er at tilføre nitrogen til ydersiden af en metaldel. Det gør man ved at opvarme emnet på et særligt sted, hvor der er meget kvælstof. Kvælstoffet trænger ind i metallet. Det kaldes diffusion. Denne proces skaber et meget hårdt ydre lag.

Dette ydre lag er fyldt med små, hårde stykker, der kaldes nitridudfældninger. Det gør overfladen meget, meget hård. Det adskiller sig fra andre måder at hærde metal på, som f.eks. karburering. Nitreringsprocessen foregår ved en lavere temperatur. Det er en rigtig god ting, for det betyder, at emnerne ikke bøjer eller ændrer form ret meget. Der er meget lidt forvrængning, så dine dele forbliver i den rigtige størrelse. Nitreringsprocessen er en vidunderlig måde at gøre delene stærkere på uden de problemer, der opstår ved brug af høj varme.

Hvorfor er beskyttelse mod rust så vigtig med nitrering?

En af de bedste ting ved nitrering er den store korrosionsbestandighed, den giver delene. Det betyder, at det hjælper med at stoppe rust. Når en del nitreres, laves der et særligt lag på toppen. Det kaldes det sammensatte lag. Dette lag er normalt lavet af jernnitrid. Det fungerer som en stærk væg. Væggen forhindrer luft og vand i at komme ind til metallet nedenunder. Det hjælper med at stoppe rust og andre former for slitage og korrosion.

For mange dele er det lige så vigtigt at have god korrosionsbestandighed som at være hård. Tænk f.eks. på komponenter til skydevåben eller dele, der bruges i våde områder. Den korrosionsbestandighed, der kommer fra nitrering, betyder, at disse dele holder meget længere. Selv for et metal som rustfrit stål, som allerede er godt til at modstå rust, kan nitrering gøre korrosionsbestandigheden endnu bedre. Nitridlaget forbedrer slidstyrken og beskytter delen mod skader. Denne ekstra korrosionsbestandighed er en meget vigtig fordel.

Hvad er den rigtige procestemperatur til nitrering?

Procestemperaturen for nitrering er meget vigtig. Det sker normalt ved en varme på mellem 400 °C og 575 °C (750 °F og 1065 °F). Denne temperatur vælges meget omhyggeligt. Den skal være varm nok til, at kvælstofdiffusionen kan fungere. Men den må ikke være for varm. Hvis procestemperaturen bliver for høj, kan det svække indersiden af emnet. Det kan ødelægge den styrke, som delen har fået fra et tidligere varmebehandlingstrin.

Den lave procestemperatur er et stort plus ved nitrering. Andre måder at hærde metal på, som f.eks. karburering, bruger meget højere temperaturer. Den høje varme kan få emnerne til at bøje eller ændre form. Med nitrering er der meget lidt forvrængning. Det betyder, at der er mindre arbejde med at reparere emnet, efter det er blevet behandlet. Arbejdsemnet beholder sin størrelse og form. Det kan spare dig for en masse tid og penge.

Hvordan ændrer nitrering en emnes overfladefinish?

Overfladefinishen på en del efter nitrering er normalt meget flot og glat. Fordi processen bruger lav varme, bliver overfladefinishen ikke ru. I mange tilfælde er emnerne klar til brug, så snart de er taget ud af ovnen. De behøver ofte ikke nogen større polering eller slibning. Det er en god ting, når man ser på andre varmebehandlingsmetoder, der kan efterlade en ru overflade.

Nogle gange kan der komme et meget tyndt lag, der er mørkegråt eller sort, på overfladen. Dette er et oxidlag. Det sker ofte ved nogle former for nitrering, som f.eks. nitrokarbureringsprocessen. Dette oxidlag er faktisk en god ting. Det kan gøre korrosionsbestandigheden endnu bedre. Det kan også hjælpe delene med at glide let og sænke friktionen. Hvis du har brug for en meget lys og skinnende overfladefinish, kan du polere en lille smule. Men du bør ikke polere meget. Kraftig polering kan fjerne det hårde nitridlag.

Skal du hærde dele efter nitrering?

Det er et rigtig godt spørgsmål. Svaret er nej, du tempererer ikke dele efter du nitrerer dem. Delene skal hærdes og få deres endelige temperering. før starter nitreringsprocessen. Anløbetrinnet giver indersiden af emnet den rette mængde styrke og sejhed. Det er meget vigtigt, at temperaturen for den endelige anløbning er højere end den temperatur, der skal bruges til nitrering. Den skal være mindst 30 °C (50 °F) højere.

Hvorfor er det så vigtigt? Hvis du nitrerer en del ved en temperatur, der er højere end den endelige hærdningstemperatur, vil indersiden af metallet blive blødt. Det vil gøre hele emnet meget svagere. Så reglen er, at man altid skal hærde og anløbe først. Det sikrer, at indersiden af legeringen forbliver stærk, mens ydersiden bliver meget hård. En god anløbning før nitrering er hemmeligheden bag et godt emne.

Hvordan kan man kontrollere dybden af etuiet ved nitrering?

Indstiksdybden fortæller dig, hvor dybt hårdheden går ned i overfladen på en del. Med nitrering kan man ændre indstiksdybden på to måder. Den første er, hvor længe emnet opholder sig i ovnen. Den anden er temperaturen i ovnen. Jo længere tid emnet behandles, jo dybere vil nitrogenet trænge ind i metallet. Det giver en dybere indkapslingsdybde.

Et dybere hus kan give en del bedre udmattelsesstyrke. Det er vigtigt for dele, der udsættes for meget stress, som f.eks. en krumtapaksel eller et gear. Men du skal vide, at denne proces tager meget tid. Det kan være meget langsommeligt at få en dyb sag, og det kan nogle gange tage mere end 80 timer. Folk, der designer dele, beslutter sig for den rigtige indkapslingsdybde til det job, delen skal udføre. Til mange opgaver er en tynd kasse alt, hvad der er nødvendigt for at få en fantastisk slidstyrke.

Hvordan skal overfladens tilstand være før processen?

Overfladetilstanden på en del, før den sættes i ovnen, er super vigtig. Overfladen skal være helt ren. Der må ikke være olie, fedt, snavs eller rust på den. Hvis der er snavs på overfladen, kan det forhindre nitrogenet i at trænge ind i metallet. Det vil give bløde pletter, og processen vil ikke fungere godt.

Overfladen må heller ikke have lag på sig fra andet arbejde, der er blevet udført. For eksempel kan en overflade være skadet under CNC-bearbejdning. I så fald skal der fjernes noget materiale med lidt slibning eller polering for at få nyt, rent metal. Dette gælder i endnu højere grad for rustfrit stål. Rustfrit stål har et naturligt lag på sig, som man ikke kan se. Det er et oxidlag, og det beskytter metallet. Dette lag skal fjernes lige før nitreringsprocessen. Hvis det ikke fjernes, kan nitrogenet ikke komme ind i metallet. En ren overflade er det første skridt til en god nitreret del.

Hvad er de forskellige former for nitrering?

Der findes tre hovedtyper af nitrering. Hver af dem er en lille smule forskellige. De er gode til forskellige slags opgaver.

1. Gasnitrering: Det er den type, du oftest ser. Ved gasnitrering anbringes emnerne i en ovn, der er forseglet. Derefter pumpes en særlig gas ind i ovnen. Det er normalt varm ammoniakgas. Ammoniakgassen brydes fra hinanden på den varme metaloverflade og frigiver nitrogen. Dette kvælstof går derefter ind i stålet. Gasstrømmen skal overvåges meget nøje. Gasnitrering er et godt valg, hvis man skal lave mange dele på én gang.
2. Nitrering i saltbad: Ved nitrering i saltbad lægges emnerne i et kar med varmt, flydende salt. Dette salt indeholder en masse kvælstof og en lille smule kulstof. Det kaldes også flydende nitrering. Nitrering i saltbad er meget hurtig. Det giver delene stor slid- og korrosionsbestandighed. Det bruges ofte til en særlig form for nitrering, der kaldes nitrokarburering.
3. Plasmanitrering: Dette er den nyeste måde at gøre det på. Ved plasmanitrering anbringes delene i en vakuumovn. Ovnen fyldes derefter med en blanding af specialgas som nitrogen og hydrogen. Derefter bruges elektriske felter til at få gassen til at lyse op, næsten som et farverigt skilt. Denne glødende gas kaldes plasma. Plasmaet indeholder nitrogenioner. Disse ioner skydes ind i emnets overflade. Plasmanitrering giver dig den bedste kontrol over hele processen. Du kan bruge ren nitrogengas, hvis du har brug for det. Det er et godt valg til rustfrit stål, fordi plasmaet renser overfladen og fjerner det hårde oxidlag.

Her er en simpel tabel, der viser, hvordan de er forskellige:

Hvilke slags materialer kan man hærde med nitrering?

Nitrering er bedst til visse typer stål. Det virker ikke på alle metaller. De bedste materialer er legeret stål, som er tilsat særlige legeringselementer. Disse kaldes nitriddannende elementer. Disse elementer er meget gode til at få fat i kvælstof og lave de superhårde nitridstykker, vi ønsker. De bedste elementer til dette job er aluminium, krom og molybdæn.

Her er nogle materialer, der er gode til nitrering:

• Lavlegeret stål, der indeholder krom og molybdæn. Disse bruges meget ofte til nitrerede dele.
• Værktøjsstål som H13 er ofte nitreret. De bruges til at lave ting som ekstruderingsforme.
• Rustfrit stål er et godt valg. Nitreringen af rustfrit stål gør overfladen meget hårdere. Det forhindrer dem også i at klæbe eller blive ridset, hvilket er et problem, der kaldes galde. Alle former for rustfrit stål, selv austenitisk rustfrit stål, kan behandles med plasmanitrering.
• Støbejern kan også nitreres. En nitreret overflade gør støbejern meget hårdere og holder længere.

Man kan ikke rigtig hærde et simpelt kulstofstål med nitrering. Det skyldes, at det ikke har de rigtige legeringselementer i sig. Uden disse elementer kan nitrogenet ikke lave de hårde stykker, der giver den høje overfladehårdhed.

Hvad bruges nitrerede dele ofte til?

Du kan finde nitrerede dele i mange maskiner, som du ser og bruger hver dag. Nitrering anvendes ofte på dele, der skal være stærke mod slitage og træthed. Fordi belægningen er så hård, er den perfekt til dele, der gnider mod hinanden. Den lave friktion på en nitreret overflade er også en stor hjælp.

Her er et par eksempler på, hvor en nitreret del bruges til at hærde overfladen:

• Motordele: En krumtapaksel, knastaksel og ventildele er ofte nitreret. Det hjælper dem med at holde til millioner af omdrejninger og bevægelser inde i en bilmotor.
• Gear: Et gear i en bil eller maskine skal have en meget hård overflade. Det forhindrer tænderne i at blive slidt ned. Et nitreret gear er meget stærkt og holder længe.
• Værktøj til at lave ting: Dele som ekstruderskruer og matricer, der former plast og metal, er nitrerede. Den høje overfladehårdhed gør, at de kan forme andre ting uden at blive slidt.
• Komponenter til skydevåben: Mange dele af et våben er nitreret. Det giver dem en hård, sort og langtidsholdbar finish, som også er god til at stoppe rust.
• Lejer og bøsninger: For dele, der drejer eller glider, betyder en nitreret overflade mindre friktion. Det hjælper med at forhindre dem i at sætte sig fast.

Ethvert emne, der har brug for en meget hård overflade og stor modstandsdygtighed over for slid, kan gøres bedre med nitreringsprocessen.

Vigtige ting at huske

• Nitrering er en form for varmebehandling. Den tilfører nitrogen til et metals overflade for at gøre det meget hårdt.
• Det giver delene en fantastisk slidstyrke og stor korrosionsbestandighed.
• Processen bruger lav varme. Det betyder, at delene ikke ændrer form eller størrelse ret meget.
• De vigtigste typer er gasnitrering, nitrering i saltbad og plasmanitrering. Plasmanitrering giver dig mest kontrol.
• Nitrering fungerer bedst på legeret stål og værktøjsstål. Disse ståltyper indeholder elementer som krom eller aluminium.
• Dele skal være fuldt hærdede og anløbne før du starter nitreringsprocessen.
• Det bruges ofte til motordele som krumtapakslen samt tandhjul og værktøj, der har brug for en meget stærk overflade.