البـــــوابـــة
النتردة nitriding
يؤدي ذوبان ذرات الآزوت النشطة في الطبقة السطحية للفولاذ إلى اتحاد هذه الذرات مع الحديد وتكوين مركب نتريد الحديد، ونتريدات العناصر الأخرى التي قد توجد في الفولاذ. وكلها نتريدات عالية القساوة، وتتشكل طبقة سطحية قاسية (الشكل
تزيد من مقاومة القطعة للتعب والتآكل والاهتراء، ولا تحتاج القطعة المعالجة بالآزوت للتقسية أي التحويل إلى مارتنسيت لذلك فهي تتم في درجة حرارة معتدلة (بين 500 و600 مئوية) الأمر الذي يتيح استخدامها لمعالجة القطع الدقيقة من دون خشية التشوه أو تغيير المقاييس. ويمكن أن تتم النتردة في أوساط مماثلة لتلك التي تتم فيها الكربنة بما فيها الصلبة والبلازمية.
أ ـ النتردة الغازية gas nitriding :
توضع القطع المعدة للنتردة في فرن مسخن إلى درجة الحرارة المناسبة (نحو550 مئوية)، ويمرّر فوقها تيار من غاز النشادر (الأمونيا) الذي بتفكُّكه يعطي ذرات الآزوت النشطة، التي تمتزها سطوح القطع لتنتشر وتتفاعل مع الحديد وغيره من العناصر المعدنية التي قد يحويها مكونة مزيجاً من نتريد الحديد والنتريدات القاسية الأخرى.
ب ـ النتردة السائلة liquid nitriding :
تغمس القطع المعدة للنتردة في حوض من الأملاح المصهورة ذاتها المستخدمة في الكربنة، مع قليل من الاختلاف في نسب الأملاح بعضها إلى بعض، على أن تكون درجة انصهار المزيج أخفض من تلك التي ينصهر عندها مزيج أملاح الكربنة (ذلك لأن درجة حرارة التسخين هنا تراوح بين 500 و600 درجة مئوية ) . يضاف إلى هذه الأملاح نسبة من مركبات السيانيد أو السيانات التي تتفكك في درجة حرارة التسخين معطية ذرات الآزوت و الفحم النشطة التي تمتزها سطوح القطع المعالجة. أمّا ذرات الفحم فيكون ذوبانها في البنية محدوداً جداً لأن بنية الحديد في درجات الحرارة هذه تكون من الفريت (حديد a ) المحدود القدرة على إذابة الفحم، و الذي غالباً ما يكون مشبعاً، إلا أن نسبة من الفحم المترسّب على سطح القطعة تشارك في تكوين النتريدات المركبة (الكربونتريدات) التي تزيد من قساوة السطح وتحسن من خواصه، ويطلق عليها حالة النتردة الفحمية carbonitriding ، التي تستخدم فيها إما المعالجة في درجة حرارة مرتفعة (فوق 850 درجة مئوية) تكون بنية الفولاذ في هذا المجال من الأوستنيت، ويذوب فيها الفحم الناتج عن تفكك الغازات بشكل جيد، أما الآزوت فإن ذراته الناتجة عن التفكك يتحد بعضها مع بعض مشكلة جزيئات غازية عديمة الفاعلية، وذوبانها في البنية سيكون محدوداً. وبالتبريد السريع ستتحول بنية السطح إلى مارتنسيت مع نسبة قليلة من النتريدات. وأما المعالجة في درجة حرارة معتدلة (دون600 درجة مئوية) وهنا تكون البنية عموماً من الفريت ذي القابلية المحدودة لإذابة الفحم، أما الآزوت فإن نسبة كبيرة منه تتفاعل مع الحديد والعناصر الأخرى (إن وجدت) مشكلاً طبقة سطحية قاسية من النتريدات والكربونتريدات التي تشارك نسبة من الفحم في تكوينها، تليها طبقة انتقالية يذوب فيها الآزوت مشكلاً محلولاً صلباً يساعد في تحسين الخواص الميكانيكية.
البورنة boriding (boronizing) :
من خواص عنصر البورون ( البوريك) أنه يشكل مع الحديد والكثير من المعادن الأخرى مركبات صلبة شديدة القساوة، مثل بوريد الحديد وبوريد النيكل وغيرهما من البوريدات التي تتجاوز قساوة بعضها رقم 3000 ( HVn ). وتتم إضافة عنصر البورون لسطح القطعة الفولاذية بطرائق مشابهة لطرائق الكربنة. فبتسخين القطعة إلى درجة الحرارة المناسبة (غالباً فوق750 درجة مئوية ) ، وفي وسط حاوٍ على أحد مركبات البورون القابلة للتفكك، تمتز ذرات البورون المتحررة، وتذوب في البنية لتتحد مع ذرات الحديد وغيره من العناصر الموجودة في البنية، وتشكّل طبقة سطحية غنية بالبوريدات القاسية. ويمكن لهذه العملية أن تجرى في وسط صلب أو غازي أو سائل، كما يمكن استخدامها لتقسية سطوح عدد من القطع المصنعة من المعادن الأخرى أو من بعض المواد السيراميكية.
يؤدي ذوبان ذرات الآزوت النشطة في الطبقة السطحية للفولاذ إلى اتحاد هذه الذرات مع الحديد وتكوين مركب نتريد الحديد، ونتريدات العناصر الأخرى التي قد توجد في الفولاذ. وكلها نتريدات عالية القساوة، وتتشكل طبقة سطحية قاسية (الشكل
تزيد من مقاومة القطعة للتعب والتآكل والاهتراء، ولا تحتاج القطعة المعالجة بالآزوت للتقسية أي التحويل إلى مارتنسيت لذلك فهي تتم في درجة حرارة معتدلة (بين 500 و600 مئوية) الأمر الذي يتيح استخدامها لمعالجة القطع الدقيقة من دون خشية التشوه أو تغيير المقاييس. ويمكن أن تتم النتردة في أوساط مماثلة لتلك التي تتم فيها الكربنة بما فيها الصلبة والبلازمية.أ ـ النتردة الغازية gas nitriding :
توضع القطع المعدة للنتردة في فرن مسخن إلى درجة الحرارة المناسبة (نحو550 مئوية)، ويمرّر فوقها تيار من غاز النشادر (الأمونيا) الذي بتفكُّكه يعطي ذرات الآزوت النشطة، التي تمتزها سطوح القطع لتنتشر وتتفاعل مع الحديد وغيره من العناصر المعدنية التي قد يحويها مكونة مزيجاً من نتريد الحديد والنتريدات القاسية الأخرى.
ب ـ النتردة السائلة liquid nitriding :
تغمس القطع المعدة للنتردة في حوض من الأملاح المصهورة ذاتها المستخدمة في الكربنة، مع قليل من الاختلاف في نسب الأملاح بعضها إلى بعض، على أن تكون درجة انصهار المزيج أخفض من تلك التي ينصهر عندها مزيج أملاح الكربنة (ذلك لأن درجة حرارة التسخين هنا تراوح بين 500 و600 درجة مئوية ) . يضاف إلى هذه الأملاح نسبة من مركبات السيانيد أو السيانات التي تتفكك في درجة حرارة التسخين معطية ذرات الآزوت و الفحم النشطة التي تمتزها سطوح القطع المعالجة. أمّا ذرات الفحم فيكون ذوبانها في البنية محدوداً جداً لأن بنية الحديد في درجات الحرارة هذه تكون من الفريت (حديد a ) المحدود القدرة على إذابة الفحم، و الذي غالباً ما يكون مشبعاً، إلا أن نسبة من الفحم المترسّب على سطح القطعة تشارك في تكوين النتريدات المركبة (الكربونتريدات) التي تزيد من قساوة السطح وتحسن من خواصه، ويطلق عليها حالة النتردة الفحمية carbonitriding ، التي تستخدم فيها إما المعالجة في درجة حرارة مرتفعة (فوق 850 درجة مئوية) تكون بنية الفولاذ في هذا المجال من الأوستنيت، ويذوب فيها الفحم الناتج عن تفكك الغازات بشكل جيد، أما الآزوت فإن ذراته الناتجة عن التفكك يتحد بعضها مع بعض مشكلة جزيئات غازية عديمة الفاعلية، وذوبانها في البنية سيكون محدوداً. وبالتبريد السريع ستتحول بنية السطح إلى مارتنسيت مع نسبة قليلة من النتريدات. وأما المعالجة في درجة حرارة معتدلة (دون600 درجة مئوية) وهنا تكون البنية عموماً من الفريت ذي القابلية المحدودة لإذابة الفحم، أما الآزوت فإن نسبة كبيرة منه تتفاعل مع الحديد والعناصر الأخرى (إن وجدت) مشكلاً طبقة سطحية قاسية من النتريدات والكربونتريدات التي تشارك نسبة من الفحم في تكوينها، تليها طبقة انتقالية يذوب فيها الآزوت مشكلاً محلولاً صلباً يساعد في تحسين الخواص الميكانيكية.
البورنة boriding (boronizing) :
من خواص عنصر البورون ( البوريك) أنه يشكل مع الحديد والكثير من المعادن الأخرى مركبات صلبة شديدة القساوة، مثل بوريد الحديد وبوريد النيكل وغيرهما من البوريدات التي تتجاوز قساوة بعضها رقم 3000 ( HVn ). وتتم إضافة عنصر البورون لسطح القطعة الفولاذية بطرائق مشابهة لطرائق الكربنة. فبتسخين القطعة إلى درجة الحرارة المناسبة (غالباً فوق750 درجة مئوية ) ، وفي وسط حاوٍ على أحد مركبات البورون القابلة للتفكك، تمتز ذرات البورون المتحررة، وتذوب في البنية لتتحد مع ذرات الحديد وغيره من العناصر الموجودة في البنية، وتشكّل طبقة سطحية غنية بالبوريدات القاسية. ويمكن لهذه العملية أن تجرى في وسط صلب أو غازي أو سائل، كما يمكن استخدامها لتقسية سطوح عدد من القطع المصنعة من المعادن الأخرى أو من بعض المواد السيراميكية.
