O processo começa com a cuidadosa seleção da liga base. Notas de aço que contêm elementos de liga, como cromo, molibdênio e vanádio, são usados para nitreta. Esses elementos aprimoram a capacidade do material de formar uma camada nitrafada durável e durável quando submetidos ao processo de nitregação. A liga selecionada também deve ter o teor de carbono e as propriedades mecânicas apropriadas para suportar as tensões de forjamento e a subsequente nitragem sem comprometer sua integridade.
O aquecimento do aço para a temperatura apropriado é crucial para garantir que o material se torne maleável o suficiente para forjar, impedindo o crescimento excessivo de grãos ou mudanças indesejáveis na microestrutura. Barras de aço quadrado de liga de nitrafiagem forjadas são aquecidos em um forno elétrico ou a gás, atingindo temperaturas entre 1.100 ° F a 1.200 ° F (593 ° C a 649 ° C). O processo de aquecimento é cuidadosamente controlado para evitar superaquecimento, o que pode levar à oxidação ou formação excessiva de carboneto, ambos afetariam negativamente o desempenho do aço.
Quando o material atinge a temperatura adequada, ele é transferido para a prensa ou martelo de forjamento. O processo de forjamento envolve a aplicação da força controlada para moldar o aço nas dimensões desejadas. Este estágio é fundamental para alinhar a estrutura de grãos do aço e aumentar suas propriedades mecânicas. O aço é pressionado ou martelado em uma forma de barra quadrada, garantindo que não haja rachaduras ou defeitos no material. O processo de forjamento também refina a estrutura interna, promovendo a uniformidade e melhorando a resistência e a ductilidade do aço.
Após o processo de forjamento, as barras de aço são submetidas a um processo de resfriamento controlado, essencial para definir as propriedades mecânicas do material. O resfriamento pode ser feito através de resfriamento de ar ou extinção de óleo, dependendo do grau de aço e das propriedades finais desejadas. A velocidade de têmpera aumenta o processo de resfriamento para aumentar a dureza, mas a taxa de resfriamento deve ser controlada para evitar choques térmicos, o que pode causar rachaduras ou deformação. O objetivo é alcançar uma microestrutura fina com dureza e força ideais para a nitragem subsequente.
No estágio de nitretação, as barras de aço forjadas são expostas a um ambiente rico em nitrogênio para formar uma superfície nitreada dura e resistente ao desgaste. O processo pode ser realizado usando nitretação de gás (gás de amônia) ou nitregação plasmática, os quais envolvem expor o material ao nitrogênio a temperaturas entre 900 ° F e 1.000 ° F (482 ° C e 538 ° C). Durante esse processo, os átomos de nitrogênio se difundem na superfície do aço, criando uma camada endurecida chamada "camada branca". Essa camada nitreada aumenta significativamente a dureza da superfície, a resistência ao desgaste e a resistência à fadiga. A profundidade da camada nitreada pode ser controlada com precisão, dependendo dos requisitos do aplicativo final.
Uma vez concluído o processo de nitretação, as barras de aço passam por procedimentos rigorosos de controle de qualidade. Essas inspeções normalmente incluem testes de dureza, o que garante que a superfície nitreada atinja o nível de dureza desejado. A integridade da superfície também é verificada para detectar possíveis defeitos, como rachaduras, poços ou inconsistências na camada nitreada. Métodos de teste não destrutivos, como medição de rugosidade da superfície ou análise microestrutural, também podem ser empregados para avaliar a uniformidade e a qualidade da superfície nitreada.
