ニトリッドプロセスには、窒素の鋼の表面への拡散が含まれ、硬く窒素が豊富な層が形成されます。この層は、窒化鉄や他のニトリドで構成されており、鋼の表面の硬度を大幅に増加させます。その結果、研磨力と接触ストレスによる損傷に抵抗するのに役立つ耐摩耗性の障壁があります。ストレスの多い環境では、硬化した表面により、表面材料が摩耗するのを防ぎます。これにより、亀裂の開始部位として機能する不規則性が生じます。表面摩耗に抵抗する能力は、表面の分解による亀裂開始の可能性を最小限に抑えることにより、疲労抵抗を直接改善します。
ニトリッドは硬度を高めるだけでなく、鋼の表面の全体的な完全性を大幅に改善します。窒素原子を導入することにより、表面はより均一で密なものになり、マイクロクラック、多孔性、および表面欠陥の存在を排除または減少させます。穴、傷、ボイドなどの表面の欠陥は、繰り返し荷重サイクル中にストレス濃縮器として機能し、早期の亀裂形成につながる可能性があります。より滑らかで欠陥のない表面を作成することにより、ニトリッドはそのような欠陥の可能性を最小限に抑えます。特にストレス条件でのこの表面の完全性の向上により、亀裂の開始が防止されます。これは、循環荷重下での材料の耐久性を維持するために不可欠です。
ニトリングの最も重要で有益な効果の1つは、鋼の表面での圧縮残留応力の形成です。窒素中に、窒素が鋼に拡散し、表面がわずかに膨張し、圧縮応力が発生します。これらの圧縮応力は、亀裂開始と金属の伝播の主な原因である引張応力に対抗するため、非常に有益です。周期的な荷重を受ける材料では、引張応力がマイクロクラックの形成につながる可能性があり、最終的にはより大きな骨折に成長する可能性があります。圧縮応力を導入することにより、ニトリッドは亀裂開始に対する鋼の抵抗を高め、繰り返し荷重サイクルで骨折する傾向が低くなります。この現象は、自動車部品、ギア、タービンブレードなど、ストレスの多い疲労を起こしやすい環境にさらされるコンポーネントで特に価値があります。
未処理の鋼では、疲労亀裂が形成されると、特に変動または交互のストレスの条件下で、材料を介して急速に伝播する可能性があります。ただし、鋼鉄のバーが窒化すると、硬い亜硝酸塩層が亀裂が伝播できる速度を大幅に減らします。硬化した表面と誘導された圧縮残留応力は、亀裂の成長に抵抗する障壁を作り出します。特に、窒化した層は、疲労のために形成される可能性のある亀裂の進行を妨げ、その成長を遅らせ、壊滅的な故障に対する材料の抵抗を高めます。硬くて密な表面層は、特に周期的なストレス条件下で、亀裂が膨張するのを防ぐのに役立つ強度と靭性を高めます。結果として、 窒化したスチールバー 疲労が主な関心事である非常に要求の厳しいアプリケーションでさえ、より長いサービス寿命を体験してください。
ニトリッドは主に硬度の向上により表面を強化しますが、疲労抵抗の重要な要因である表面靭性も改善します。表面の靭性とは、エネルギーを吸収し、ストレス下での亀裂の開始と伝播に抵抗する材料の能力を指します。ニトリッドプロセスは、表面の鋼の微細構造を修正し、靭性と強度の両方の増加を促進します。この困難な表面は、衝撃または変動する負荷からエネルギーを吸収するのに役立ち、亀裂開始の可能性を減らします。ストレスの多い用途では、この靭性が増加すると、未処理の鋼で発生する可能性のある初期段階の骨折または亀裂伝播を経験することなく、繰り返し負荷に耐える材料の能力が向上します。
