Nitrasyon Nedir? Nitrürleme İşlemi Nasıl Yapılır?

23 Aralık 2020

Nitrasyon, kısacası yüzey işlem sürecidir. Azot maddesinin çelik yüzeyine difüzyonunun sonucunda malzemenin yüzeyinde sert bir tabaka oluşur. Malzemelerin kendilerine ait nitrasyon kabiliyetleri vardır, bazı çeliklerde korozyon direncini ve yorulma dayanımlarını artırırken bazı çeliklerde düşürür. Başka bir deyişle nitrasyon, çeliğe difüzyon yoluyla azot verme işlemidir. Bu nitrürleme işlemi, 350 – 580 santigrat derece arası sıcaklıkları arasında azotun atomik kısmının ferrit gaza geçişini kapsamakta ve oda sıcaklığında yapılan soğutma sırasında faz dönüşümü oluşmamaktadır. Azot yapıya girdikten sonra soğurken demir nitrürler ve çelikte bulunan diğer elementlerle alaşım nitrürleri oluşturarak çökelir. 

Nitrasyon işleminde martenzit, östenit ve ferrit dönüşümleri olmaz. Ayrıca su verme veya şok soğutma işlemleri de gerekmez. Uygulanan yönteme ve hedeflenen özelliklere ulaşmak gibi değişkenlere bağlı olarak 15 dakika ile 120 saat arasında işlem süreleri değişmektedir. Çok daha uzun işlem yapılabileceği gibi, nitrasyon işleminin süre ve sıcaklık etmenleri arttıkça elde edilecek sertlik derinliği de artmaktadır. 

Difüzyon, düşük nitrürleme sıcaklıklarında fazla yavaş gerçekleşir, ayrıca nitrür ayrışmaları çok ince olur. İnce ayrışma sonucu nitrür tabakası sertlik kazanır. Nitrürleme sıcaklığı arttırıldığında ise daha fazla derinliğe ulaşabilir, fakat bu kez sertlikte azalma olur. Bu işlemler farklı ortamlarda farklı şekillerde gerçekleştirilebilirken, Türkiye’de gaz nitrürlemesi, tuz banyosunda nitrürleme ve plazma nitrürleme; endüstride yaygın olarak kullanılan nitrürleme ortamlarıdır. Nitrürleme işlemine uğramış malzemelerin yüzeyi üç boyutta incelenebilir; azot içeriği en fazla olan beyaz tabaka en üstte yer alır. Difüzyon tabakası beyaz tabakanın hemen altında yer alırken, çekirdek bölgesi en altta yer alır. En üstte bulunan yüzey tabakası azotun en yüksek oranda bulunduğu bölgedir. Çeliğin daha iç bölgelerine gidildikçe azot miktarı azalır ve hiç azot bulunmayan çekirdek bölgesine ulaşılır. Çekirdek bölgesi ile difüzyon tabakası arasında bir geçiş bölgesi de bulunmaktadır.