Gép, 1957 (9. évfolyam, 1-8. szám)
Gépipari gyártmányaink minőségének megjavítása, önköltségének csökkentése nitridált alkatrészek alkalmazásával I. DAUDA JÓZSEF . A nitridálás lényege és jelentősége a gépiparban A nitridálás acélok és öntöttvas felületi keménységének fokozására alkalmas hőkezelési eljárás, melyet nitrogént leadó vegyületekben (ammónia, nátriumcianid) a megeresztési hőmérséklethatár alatti hőfokon kell végezni. A nitridálás azon a felismerésen alapul, hogy a nitrogén bizonyos formában alkalmas arra, hogy a vassal és egyes ötvöző elemeivel meghatározott hőmérsékleten nitrideknek nevezett nagy keménységű vegyületeket képezzen. A nitridálás általában gázközegben vagy sófürdőben történik. Gáznitridálás esetében a megfelelőképpen előkészített szerkezeti acélokat — alkatrészeket — légmentesen záró vasedénybe helyezve a nitridálási hőzónában — ami kb. 480—540 C° közé esik — több napon át ammónia hatásának teszik ki. Ez alatt a művelet alatt az acél felülete nitrogént vesz fel és megkeményedik anélkül, hogy további hőkezelésre, hirtelen lehűtésre — edzésre — szükség lenne. A sófürdőben történő nitridálással a nagy keménységű edzett szerszámok felületi tulajdonságait javítják. A nitridáláshoz ammónia helyett nátrium és kálium cianid keveréket használnak, amely 530—570 C°-on nitrogénre és szénmonoxidra bomlik. A nitrogén egy része aránylag rövid ideig tartó (1/2 max. 2 óra) hőntartás alatt diffundál az acélba és annak felületén 0,02—0,05 mm kemény hőálló réteget képez, mely a szerszám élének súrlódási tulajdonságait lényegesen megjavítja, ezáltal a szerszám élettartamát a többszörösére növeli. Szerkezeti acélok sósfürdőben történő gazdaságos nitridálása még távolról sem tekinthető megoldott kérdésnek, ezért kutatóinknak még sok lehetőség kínálkozik a probléma megoldásához. E tanulmány további fejezeteiben csak a szerkezeti acélok gázközegben történő nitridálásával foglalkozunk és ezalatt mindig ammóniában történő olyan hőkezelést értünk, amelynél a kemény kéreg a technológiai folyamat alatt, hirtelen lehűtés — edzés — nélkül jön létre. A gázközegben történő iitridálási folyamat három szakaszból áll. 1. Az ammónia megfelelő hőfokon a katalizátorként ható acél felületén disszociálódik. 2. A keletkezett atomos nitrogén az acél felületén abszorbeálódik, és a vassal, valamint ötvöző elemeivel nagy keménységű, stabil nitrid-vegyületeket képez. 3. A nitrogén az acél nitrogéndús felszíni rétegén át az a vas kristályrácsain keresztül diffundál az acél belsejébe, ahol a hőfok és idő függvényében megfelelő mélységű kemény réteget képez. Ma már elfogadott és igazolt megállapítás, hogy a nitridált acél nagy keménységét a rétegben végbemenő önedződés okozza, amely a nitrogén diffúziójával egyidőben zajlik le. Kontorovics szerint a nitridált kéreg nagy keménységét a nitridek természetes keménységén kívül az a kristályrács eltorzulása még fokozza, melyet a rácsba ékelődött nitrogén atomok idéznek elő. Az egyéb felületedzési eljárásokkal szemben a nitridálás rendkívüli előnyét és a gépgyártás minden ágában való széleskörű alkalmazásának szükségességét a következők indokolják : 1. A nitridált kéreg sokkal keményebb és ezért a kopással szemben lényegesen ellenállóbb, mint a betétedzésű vagy egyéb felületedzési eljárással előállított kéreg. (Indukciós edzés, lángedzés.) 2. A nitridált kéreg magasabb hőmérsékleten, még 500 C°-on is megtartja eredeti keménységét. Olyan hőmérsékleten működő gépelemeknél tehát, ahol a cementált edzett acélfajták már kilágyulnak, a nitridált acél keménysége változatlan marad, s ezáltal még száraz futás vagy a kenés időleges kimaradása esetén is nagy biztonságot nyújt a berágódással szemben. Mondhatjuk, hogy a nitridált acél alkalmazása a melegen futó alkatrészeknél ma már egyenesen előírásnak tekintendő. A köszörűkő nyomásából származó lokális felmelegedéssel szemben nem olyan érzékeny, mint a cementált réteg. Nitridált rétegen köszörülési repedés alig fordul elő. 3. Vízkorróziónak, rozsdásodásnak igen jól ellenáll, ezért előnyösen alkalmazható vízszivattyúknál vagy olyan gépelemeknél, amelyek mozgásuk mellett egyúttal korrózió vagy rozsdásodás veszélyének is ki vannak téve. Olyan gépelemeknél, ahol az üzemeltetés természete nem teszi lehetővé a gondos olajozást vagy a kenőanyag tisztántartását, mint pl. a mezőgazdasági gépeknél, traktoroknál, melyek általában poros atmoszférában dolgoznak, a nitridált alkatrészek jól beváltak, mert a berágódással szemben nagyobb biztonságot nyújtanak, mint a nemesített acélok vagy más eljárással kérgesített acélok. 4. A különleges bonyolult alakú, rendszerint csak öntéssel előállítható alkatrészeknél belátna