Nitrausmenetelmät

Nitrausmenetelmät jaetaan meillä neljään pääryhmään: hiilitypetys, mustanitraus, Musta Pro Plus -menetelmä sekä pitkä nitraus eli kaasutypetys.

Hiilitypetys

Nykyisin yleisimmin käytetty nitrausmenetelmä on neljän tunnin hiilitypetys (4 h efektiivinen prosessiaika, kokonaiskäsittelyaika keskimäärin 10-12 h). Se lisää pinnan kovuutta ja parantaa mekaanisia ominaisuuksia. Hiilitypetys suoritetaan matalassa lämpötilassa (570 °C), minkä vuoksi mittamuutokset ovat hyvin pieniä. Tästä johtuen menetelmää voidaan käyttää valmiille tai lähes valmiille komponenteille. Menetelmän kestoaikaa voidaan säätää, ja suosittelemme neljän tunnin (4 h) käsittelyaikaa. Pidemmät käsittelyajat ovat mahdollisia esim. 8-12 h.

Hiilitypetyksessä teräksen pintaan lisätään typpeä ja hiiltä, jolloin muodostuu kova ja ohut karbonitridejä sisältävä yhdistekerros, jonka paksuus on tyypillisesti 15-25 µm (CLT). Tämän alla on paksumpi diffuusiokerros. Yhdessä nämä kerrokset muodostavat hiilitypetyksen kokonaissyvyyden (NHD). Tyypillisesti hiilitypetyksen kokonaissyvyys on noin 0,25 mm (NHD). Pinnassa oleva yhdistekerros parantaa kovuutta, kulutuskestoa ja liukuominaisuuksia. Siten mahdollinen loppuhionta kannattaa tehdä varovaisesti huomioiden pinnan paksuus (CLT). Pinnan alla oleva diffuusiokerros toimii puolestaan kantavana kerroksena ja parantaa selvästi komponentin mekaanista lujuutta.

Mustanitraus

Kun halutaan parantaa pinnan korroosionkestoa neljän tunnin hiilitypetys suoritetaan eri menetelmällä, jolloin nimi on mustanitraus. Mustanitraus antaa mustan, ulkonäöltään viimeistellyn pinnanlaadun sekä parantaa korroosionkestoa.

Musta Pro Plus

Mustanitrausta parempaa korroosionkestoa tarjoaa Musta Pro Plus -menetelmä. Se on ulkonäöltään mustanitrausta muistuttava, mutta tummempi ja huomattavasti parempi korroosionkestoltaan. Yhdistekerros (CLT) on paksumpi ja tiiviimpi kuin mustanitrauksessa, ja se parantaa myös kulutuskestoa sekä kovuutta.

Hiilitypetyksessä / mustanitrauksessa / Musta Pro Plus -menetelmässä käytettävät teräkset voivat olla:

• Nuorrutusteräksiä (yleensä paras ratkaisu, nitratessa käytetään yleensä toimitustilassaan nuorrutettuna QT)
• Toolox 33 ja 44 (soveltuvat hyvin hiilitypetykseen toimitustilassaan)
• Nitrausteräksiä
• Rakenneteräksiä (esim. S355, nitratessa käytetään aina toimitustilassaan, mieluiten normalisoituna)
• Hiiletysteräksiä (nitratessa käytetään aina toimitustilassaan ilman karkaisua)
• Työkaluteräksiä (esimerkiksi Böhler W302, nitratessa käytetään karkaistuna, karkaisukovuuden ollessa enintään 50 HRC)

Edellä mainitut teräsvalinnat takaavat mahdollisimman pienet mittamuutokset, mutta on suositeltavaa harkita jännitystenpoistohehkutusta ennen nitrausta, jos osassa on suuria tai epäsymmetrisiä koneistusjännityksiä. Myös pitkien ja monimutkaisten muotojen kohdalla jännityspoisto on tarpeellinen. Jännityksenpoistohehkutusta suositellaan rouhintakoneistuksen jälkeen, ennen viimeistelykoneistusta ja nitrausta.

Pitkä nitraus eli kaasutypetys

Pitkä nitraus antaa komponentille yleensä suuremman kovuuden ja nitratun kerroksen paksuuden (NHD) verrattuna hiilitypetykseen. Myös mekaaniset ominaisuudet ovat paremmat, suurempi syvyys merkitsee parempaa pintapaineenkestoa ja taivutuslujuutta. Prosessilämpötila on 520 °C, jolloin mittamuutokset ovat erittäin pienet. Menetelmän kestoaikaa voidaan säätää, suosittelemme 30-50 h:n käsittelyaikaa. Nitrauksen aikana teräksen pintaan lisätään typpeä, kerrospaksuus riippuu prosessiajasta ja käytetystä teräslaadusta. Näistä riippuen saavutetaan kerrospaksuus 0,3-0,5 mm (NHD). Käsittelyajalla 50 h syntyvä kerrospaksuus on tyypillisesti luokkaa 0,5 mm. Pintaan syntyvä yhdistekerros pyritään minimoimaan.

Pitkä nitraus soveltuu parhaiten seuraaville teräksille:

• Nuorrutusteräkset (42CrMo4+QT ja 34CrNiMo6+QT)
• Nitrausteräkset (Böhler V820 )
• Toolox 33 ja 44