Le processus de nitrative implique la diffusion de l'azote dans la surface de l'acier, formant une couche dure riche en azote. Cette couche est composée de nitrures de fer et d'autres nitrures, augmentant considérablement la dureté de la surface de l'acier. Le résultat est une barrière résistante à l'usure qui aide à résister aux dommages causés par les forces abrasives et le stress de contact, qui sont tous deux connus des contributeurs à la défaillance de la fatigue. Dans les environnements à forte stress, la surface durcie empêche le matériau de surface de se porter, ce qui créerait autrement des irrégularités qui servent de sites d'initiation pour les fissures. La capacité de résister à l'usure en surface améliore directement la résistance à la fatigue en minimisant le potentiel d'initiation des fissures due à la dégradation de la surface.
La nitrative augmente non seulement la dureté, mais améliore également considérablement l'intégrité globale de la surface de l'acier. En introduisant des atomes d'azote, la surface devient plus uniforme et dense, éliminant ou réduisant la présence de micro-cracks, de porosité et de défauts de surface. Les imperfections de surface telles que les fosses, les rayures ou les vides peuvent agir comme des concentrateurs de contraintes pendant les cycles de chargement répétés, conduisant à une formation de fissures prématurée. En créant une surface plus lisse et plus sans défaut, le nitratide minimise la possibilité de telles imperfections, ce qui pourrait autrement provoquer des fissures pour se former et se propager. Cette intégrité de surface améliorée, en particulier dans des conditions de stress élevé, empêche l'initiation des fissures, ce qui est essentiel pour maintenir la durabilité du matériau sous la charge cyclique.
L'un des effets les plus critiques et les plus bénéfiques de la nitrade est la formation de contraintes résiduelles de compression à la surface de l'acier. Pendant la nitrade, l'azote se diffuse dans l'acier, provoquant une légère expansion de la surface, ce qui crée des contraintes de compression. Ces contraintes de compression sont très bénéfiques car elles contrecarrent les contraintes de traction, qui sont la principale cause d'initiation et de propagation des fissures dans les métaux. Dans les matériaux qui subissent une charge cyclique, les contraintes de traction peuvent conduire à la formation de microfissures, qui peuvent éventuellement se développer en fractures plus grandes. En introduisant des contraintes de compression, le nitratide améliore la résistance de l'acier à l'initiation des fissures et la rend moins sujette à la fracture sous des cycles de charge répétés. Ce phénomène est particulièrement précieux dans les composants exposés à des environnements élevés à forte stress et sujets à la fatigue, tels que les pièces automobiles, les engrenages ou les lames de turbine.
Dans l'acier non traité, une fois qu'une fissure de fatigue commence à se former, elle peut se propager rapidement à travers le matériau, en particulier dans des conditions de contrainte fluctuante ou alternative. Cependant, lorsque les barres d'acier subissent une nitrade, la couche nitride dure réduit considérablement la vitesse à laquelle les fissures peuvent se propager. La surface durcie et les contraintes résiduelles de compression induites créent une barrière qui résiste à la croissance de la fissure. En particulier, la couche nitride entrave les progrès des fissures qui pourraient se former en raison de la fatigue, ralentissant leur croissance et améliorant la résistance du matériau à une défaillance catastrophique. La couche de surface dure et dense offre une résistance et une ténacité supplémentaires qui aident à empêcher les fissures de se développer, en particulier dans des conditions de stress cyclique. Par conséquent, Barres en acier nitridées Saisissez une durée de vie plus longue, même dans des applications très exigeantes où la fatigue est une préoccupation principale.
Alors que la nitrade renforce principalement la surface par une dureté accrue, elle améliore également la ténacité de la surface, un facteur important de la résistance à la fatigue. La ténacité de surface fait référence à la capacité du matériau à absorber l'énergie et à résister à l'initiation et à la propagation des fissures sous contrainte. Le processus de nitrative modifie la microstructure de l'acier à la surface, favorisant une augmentation de la ténacité et de la résistance. Cette surface plus difficile aide à absorber l'énergie de l'impact ou des charges fluctuantes, ce qui réduit la probabilité d'initiation des fissures. Dans les applications à forte stress, cette ténacité accrue améliore la capacité du matériau à résister à la charge répétitive sans subir la fracture ou la propagation de fissure à un stade précoce qui pourrait se produire en acier non traité.
