پدیده نیتروره شدن چیست؟

پدیده نیتروره شدن عبارت است از تشکیل لایه سطحی ترد، سخت و شکننده برروی بعضی از آلیاژهای که در دمای بالا در معرض اتمسفرهای حاوی ترکیبات نیتروژن دار همچون آمونیاک و سیانید (بخصوص در شرایط احیایی ) می باشند.

آلیاژهای مستعد به بروز پدیده نیتروره شدن 

الف- فولادهای کربنی، فولادهای کم آلیاژ و فولادهای زنگ نزن سری ۳۰۰ و ۴۰۰ نسبت به بروز پدیده نیتروره شدن مستعد هستند. 

ب- آلیاژهای رپایه نیکلی در برابر بروز پدیده نیتروره شدن ، بسیار مقاوم هستند.

فاکتورهای موثر در بروز پدیده نیتروره شدن

الف- با توجه به آنکه پدیده نیتروره شدن استحاله نفوذی می باشد، لذا وابسته به عواملی همچون درجه حرارت، زمان، فشار جزیی نیتروژن و ترکیب شیمیایی آلیاژ است.

ب- برای بروز این پدیده باید درجه حرارت به مقدار کافی بالا باشد، تا بتواند شکست حرارتی صورت گرفته و اتم نیتروره شدن از ترکیبات نیتروژن دار، آزاد و به درون آلیاژ نفوذ کند.

ج- معمولا پدیده نیتروره شدن در بالای دمای (۶۰۰F (۳۱۶C شروع شده و در دماهای بلای (۹۰۰F (۴۸۲ شدید خواهد بود.

د- فازهای گازی با اکتیویته بالای نیتروژن (یا فشار جزیی بالای نیتروژن)، می توانند بروز پدیده نیتروره شدن را موجب شوند.

ه- مقاومت به خوردگی آلیاژها، توسط نیتروره شدن کاهش می یابد.

و- آلیاژهای حاوی ۳۰ تا ۸۰ درصد نیکل، نسبت به بروز این پدیده مقاوم می باشند.

ز- بروز پدیده نیتروره بر روی سطح آلیاژها موجب کاهش مقاوم خزشی، کاهش انعطاف پذیری و چقرمگی شکست در دمای محیط، کاهش قابلیت جوشکاری و کاهش مقاوم به خوردگی می شود.

تجهیزات و واحدهای مستعد به بروز پدیده نیتروره شدن

پدیده نیتروره شدن می تواند در صورت وجود اتمسفر حاوی ترکیبات نیتروژن دار و کافی بودن حرارت رخ دهد. اما این موضوع باید در نظر گرفته شود که اگر شرایط مساعد نباشد، بروز این پدیده نیز ممکن نواهد بود. پدیده نیتروره شدن نیز در فرم دهنده های متان – بخار (Steam-Methane Reformers)، واحدهای الفین و واحدهای سنتز آمونیاک دیده شده است.

شکل ظاهری و مورفولوژی بروز پدیده نیتروره شدن

الف- پدیده نیتروره صرفا می تواند بر روی سطح تجهیزات و آلیاژها رخ داده و پس از آن سرعت تشکیل لایه نیتریدی، شدیداً کند خواهد شد. رنگ ظاهری لایه نیتریدی در سطح به صورت خاکستری ممایل به تیره می باشد. در مراحل اولیه بروز پدیده نیتروره شدن، می توان خسارت وارده را توسط انجام متالوگرافی رویت کرد.

ب- در صورتی که پدیده نیتروره در مرحله پیشرفته باشد، آلیاژ دارای سختی سطحی بالایی است. در بیشتر موارد، وجود لایه نازک و سخت بر روی سطح تجهیزات، نمی تواند موجب کاهش خواص مکانیکی کل بدنه  شود. اگرچه وجود همین لایه، می تواند سبب تشکیل ترکهای سطحی و رشد آنها به داخل آلیاژ پایه شود.

ج- نیتروره شدن فولادهای کم آلیاژ حاوی کمتر از ۱۲ در صد کروم، باعث افزایش حجم فولاد شده و لایه نیتروره شده تمایل به ترک خوردن و ورقه ای شدن خواهد داشت.

د- در دماهای بالای (۷۷۰F (۴۱۰C برخی از مرز دانه ها، می توانند نیتروژن را به داخل آلیاژ پایه هدایت کرده و موجب ترد شن و ترک خوردن آلیاژ شوند. 

ه- فولادهای زنگ نزن تمایل به تشکیل لایه نتروره نازک دارند. لایه های نازک می توانند بر اثر اعمال شوکهای حرارتی و یا تنش های خارجی اعمال شده، ترک خورده و از سطح آلیاژ جدا شوند.

و- نیتروژن نفوذ کرده به سطح فولاد ها باعث تشکیل نیترید آهن (Fe,N یا Fe_۳N) شده که به صورت سوزنی شکل می باشند. این ذرات نیتریدی فقط توسط انجام متالوگرافی بر روی مقطع عرضی دیده می شوند. 

کاربران گرامی برای دریافت کامل فایل « پدیده نیتروره شدن چیست؟ » به بخش دانلود مراجعه نمایید…