كيف تعمل قضبان الصلب النيتريغ على تحسين مقاومة التعب وتقلل من احتمالية الشقوق أو الكسور؟

تتضمن عملية النتردة نشر النيتروجين في سطح الفولاذ ، مما يشكل طبقة صلبة غنية بالنيتروجين. تتكون هذه الطبقة من النيتريدات الحديدية وغيرها من النيتريدات ، مما يزيد بشكل كبير من صلابة سطح الصلب. والنتيجة هي حاجز مقاوم للارتداء يساعد على مقاومة الأضرار من القوى الكاشطة وإجهاد الاتصال ، وكلاهما مساهم معروف في فشل التعب. في البيئات ذات الضغط العالي ، يمنع السطح المتصلب المادة السطحية من ارتداء الأسفل ، مما قد يخلق مخالفات تعمل كمواقع بدء للشقوق. القدرة على مقاومة التآكل السطحي تعمل بشكل مباشر على تحسين مقاومة التعب عن طريق تقليل احتمال بدء الصدع بسبب تدهور السطح.

لا يزيد النترايد من الصلابة فحسب ، بل يؤدي أيضًا إلى تحسين السلامة الكلية لسطح الصلب. من خلال إدخال ذرات النيتروجين ، يصبح السطح أكثر موحدًا وضيفًا ، مما يزيل أو يقلل من وجود القطع الصغيرة والمسامية والعيوب السطحية. يمكن أن تكون العيوب السطحية مثل الحفر أو الخدوش أو الفراغات بمثابة مركبات الإجهاد أثناء دورات التحميل المتكررة ، مما يؤدي إلى تكوين صدع سابق لأوانه. من خلال إنشاء سطح أكثر سلاسة وخالية من العيوب ، يقلل النترايد من إمكانية وجود مثل هذه العيوب ، مما قد يتسبب في تشكيل تشققات وتنتشر. تمنع هذا السلامة السطحية المعززة ، وخاصة في ظروف الضغط العالي ، بدء الشقوق ، وهو أمر ضروري للحفاظ على متانة المواد تحت التحميل الدوري.

أحد الآثار الأكثر أهمية والمفيدة للنيترينغ هو تكوين الضغوط المتبقية الضغط على سطح الفولاذ. أثناء النترة ، ينتشر النيتروجين في الفولاذ ، مما يسبب توسعًا طفيفًا للسطح ، مما يخلق ضغوطًا ضغطًا. هذه الضغوطات الضغطية مفيدة للغاية لأنها تتعارض مع الضغوط الشد ، والتي هي السبب الرئيسي لبدء الكراك والانتشار في المعادن. في المواد التي تخضع للتحميل الدوري ، يمكن أن تؤدي ضغوط الشد إلى تكوين microcracks ، والتي يمكن أن تنمو في النهاية إلى كسور أكبر. من خلال إدخال ضغوط الضغط ، يعزز النترايد مقاومة الصلب لبدء الكراك ويجعله أقل عرضة للكسر تحت دورات التحميل المتكررة. هذه الظاهرة ذات قيمة خاصة في المكونات المعرضة للبيئات ذات الإجهاد العالي ، والتعب ، مثل أجزاء السيارات أو التروس أو شفرات التوربينات.

في الفولاذ غير المعالج ، بمجرد أن يبدأ صدع التعب في التكوين ، يمكن أن ينتشر بسرعة من خلال المادة ، وخاصة في ظل ظروف التقلبات أو التناوب. ومع ذلك ، عندما تخضع قضبان الصلب إلى النترة ، فإن طبقة النيتريد الصلبة تقلل بشكل كبير من المعدل الذي يمكن أن تنتشر فيه الشقوق. السطح المتصلب والضغوط المتبقية الضغوط المستحثة يخلق حاجزًا يقاوم نمو الكراك. على وجه الخصوص ، تعيق طبقة النيتريد تقدم الشقوق التي قد تتشكل بسبب التعب ، وتبطئ نموها وتعزيز مقاومة المادة للفشل الكارثي. توفر الطبقة السطحية الصلبة والكثيفة قوة ومتانة إضافية تساعد على منع التشققات من التوسع ، وخاصة في ظل ظروف الإجهاد الدورية. نتيجة ل، قضبان الصلب النيتريد تجربة حياة أطول في الخدمة ، حتى في التطبيقات الصعبة للغاية حيث يكون التعب مصدر قلق رئيسي.

في حين أن النترنج يعزز السطح في المقام الأول من خلال زيادة صلابة ، فإنه يحسن أيضًا صلابة السطح ، وهو عامل مهم في مقاومة التعب. تشير صلابة السطح إلى قدرة المادة على امتصاص الطاقة ومقاومة بدء التشغيل والانتشار تحت الضغط. تعدل عملية النترايد البنية المجهرية للصلب على السطح ، مما يعزز زيادة في كل من الصلابة والقوة. يساعد هذا السطح الأكثر صرامة في امتصاص الطاقة من تأثير الأحمال أو التقلب ، مما يقلل من احتمال بدء تشغيل الكراك. في التطبيقات ذات الضغط العالي ، تعزز هذه الصلابة المتزايدة قدرة المادة على تحمل التحميل المتكرر دون تجربة كسر المرحلة المبكرة أو انتشار الكراك الذي قد يحدث في الصلب غير المعالج .