合金鋼の表面仕上げは、表面に硬くて耐摩耗性の層が形成されるため、窒化後に大きく変化します。窒化後の表面仕上げの主な変化と特徴は次のとおりです。
耐摩耗性の向上：鋼の表面に硬質窒化層を形成することにより、耐摩耗性が大幅に向上します。この層は機械的磨耗に対する保護バリアとして機能し、摩擦接触時の材料損失を軽減します。窒化層の強化された耐摩耗性は、ベアリング、バルブ部品、押出スクリューなど、摩耗の激しい環境にあるコンポーネントにとって特に有益です。窒化表面によりメンテナンスと交換の頻度が減り、運用コストの削減と機械の効率の向上につながります。
表面粗さ: 窒化すると窒化物の形成により表面粗さがわずかに増加する可能性があります。合金鋼の初期表面仕上げは、窒化後の最終粗さを決定する上で重要な役割を果たします。細かく機械加工または研磨された表面はより滑らかな仕上げを維持する傾向がありますが、より粗い表面では粗さがより顕著に増加する可能性があります。この粗さの変化は、窒化プロセスパラメータを制御し、研磨や研削などの窒化後の仕上げ技術を使用して、所望の表面質感を達成することによって最小限に抑えることができます。低摩擦と高精度が要求される用途では、滑らかな表面仕上げを維持することが重要です。
色の変化: 窒化合金鋼の表面は通常、濃い灰色から黒色までの色の変化を示します。この色の変化は、表面に窒化鉄が形成されることによって起こります。黒ずんだ表面は窒化プロセスが成功したことを視覚的に示すものであり、ある程度の耐食性も提供します。均一な色の変化はコンポーネントの美的魅力を高め、バッチ全体で一貫した窒化処理の品質管理マーカーとして機能します。
表面構造: 窒化により、上面に白色層とも呼ばれる化合物層が形成されることを特徴とする複雑な表面構造が形成されます。この化合物層は、主にε-Fe2-3N および γ'-Fe4N である窒化鉄で構成され、硬度と耐摩耗性の向上に貢献します。化合物層の下には拡散ゾーンがあり、そこで窒素原子が鋼マトリックスに浸透し、その機械的特性が向上します。化合物層は通常非常に薄い (数マイクロメートル) ですが、下層の材料を摩耗や疲労から保護する上で重要な役割を果たします。この構造化された階層化により、コンポーネントの全体的なパフォーマンスと寿命が向上します。
耐食性: 窒化処理により、表面に窒化物の保護層が形成され、合金鋼の耐食性が向上します。これらの窒化物はバリアとして機能し、腐食剤の侵入を防ぎ、酸化と錆の形成速度を減らします。この耐食性の向上は、化学処理装置、海洋用途、自動車部品など、過酷な環境にさらされるコンポーネントにとって特に有益です。耐食性の向上により、コンポーネントの耐用年数が延長され、頻繁なメンテナンスや保護コーティングの必要性が軽減されます。
表面の完全性: 窒化により、表面層に圧縮残留応力が誘発され、合金鋼の全体的な表面の完全性が向上します。これらの圧縮応力は、亀裂の発生と伝播につながる可能性がある引張応力を打ち消し、それによって部品の疲労耐性を高めます。表面の完全性が向上することで、窒化されたコンポーネントが繰り返しの負荷に耐え、要求の厳しい用途での動作寿命が延びることが保証されます。窒化層は衝撃や熱サイクルに対する耐性も優れているため、動的で高温の環境に適しています。
