نیتریده کردن نوعی عملیات حرارتی است که در طی آن، بر روی فلز مورد نظر سطح سختی از ترکیبات نیتروژن تشکیل می شود. 

 رایج ترین استفاده های این فرآیند شامل سخت کاری سوپاپ، چرخ دنده، تولید انواع دای، میل لنگ، میل بادامک، قطعات اسلحه گرم، قطعات بدنه هواپیما، قطعات توربین های گازی، بلبرینگ و بسیاری از قطعات دیگر مورد استفاده در صنایع مختلف می باشد.

بیشتر موادی که بر روی آنها عملیات نیتریده کردن انجام می گیرد از نوع فولاد های کربن پایین می باشند. در کنار فولاد های کربن پایین، آلیاژ های فلزاتی چون آلومینیوم، مولیبدن و تیتانیوم نیز در معرض نیتریده کردن قرار می گیرند. بسته به ضخامت سطح سختی که بر روی قطه تشکیل می شود، این فرآیند ممکن است بین 4 تا 60 ساعت طول بکشد. 

این فرایند در اوایل قرن بیستم کشف شد و امروزه مصارف بیشماری دارد. در طی این فرایند، همچنین فلز مورد نظر دچار تغییر فاز نمی شود. به طور کلی نیتیرده کردن یکی از ساده ترین فرآیند های سخت کاری سطحی فلزات و آلیاژ ها به شمار می رود. 

هدف از نیتریده کردن چیست؟ 

• به دست آوردن سختی زیاد بر روی سطح فلز مورد نظر. بهتر است بدانید که سختی بدست آمده طی فرآیند نیتریده کردن از فرآیند کربن دهی (کربوره کردن) بیشتر است.
• دست یابی به مقاومت به خراشیدگی
• دست یابی به مقاومت به فرسودگی
• بهبود دادن مقاومت فلز به خوردگی
• بدست آوردن خواص مکانیکی در دما های بالا برای سطح فلز
• مقاومت به سوختگی و اکسیداسیون در دما های بالا 

 همچنین نیتریده کردن، حساسیت فاقی فلز را کاهش می دهد. حساسیت به ناچ یا شکاف در فلزات عاملی است که باعث می شود مقاومت آن به فشار و نیرو در قسمت های از فلز که دارای شکاف و حفره است کاهش یابد. همچنین به دلیل اینکه در این فرآیند ساخت ترکیبات نیتریدی از طریق پاشیدن نیتروژن بر روی سطح مورد نظر انجام می گیرد، بنابراین ما تغییر چندانی را در کل مواد تشکیل دهنده فلز شاهد نخواهیم بود. همانطور که در بالا بیان گردید، نیتریده کردن قادر است تا مقاومت به خوردگی، فرسایش، خراشیدگی، خش و اصطکاک را افزایش داده و همچنین سختی فلز را تا حد قابل توجهی بالا ببرد.

اساس کار نیتریده کردن چیست؟ 

 نیتریده کردن یک فرآیند شیمی حرارتی است و به منظور افزودن نیتروژن به سطح ماده مورد نظر و در نتیجه تشکیل ترکیبات نیتریدی مقاوم به فشار، ضربه، خوردگی، دما، فرسودگی و با سختی زیاد، انجام می گردد. نیتروژن با داشتن انحلال پذیری پایین در ساختار های کریستالی فریتیکی، باعث افزایش سختی در ترکیبات نیتریدی آهنی و آلیاژی می گردد. دمای معمول این عملیات بین 350 تا 500 درجه سانتی گراد است. در صورتی که دمای عملیات کاهش یابد، مدت زمانی که برای سخت کاری تا عمق مورد نظر نیاز است، افزایش می یابد. این عمق ممکن است تا 500 میکرومتر و با حداکثر سختی 1000 HV (سختی ویکرز – Vickers Hardness) باشد.

تشکیل لایه نیتریدی به اینصورت انجام می شود که ابتدا سطح فلز شروع به جذب اتم های نیتروژن می کند. سپس این اتم های نیتروژن در میان مرزدانه های ماده شروع به پخش شدن می نمایند و بدین ترتیب مقاومت آن را بهبود می بخشند. 

انواع فرایند های نیتریده کردن 

• نیتریده کردن با گاز
  
• نیتریده گردن با پلاسما
• نیتریده کردن با نمک

نیتریده کردن گازی 

در طی این فرایند، فلز تا دمای مناسبی حرارت داده می شود. برای فولاد این دما بین 500 تا 575 درجه سلسیوس متغیر است. سپس فلز در مجاورت با ترکیبات نیتروژنی گازی، مانند آمونیاک قرار می گیرد. به همین دلیل به این نوع نیتریده کردن، نام نیتریده کردن آمونیاکی هم اتلاق می گردد. وقتی آمونیاک در مجاورت با فلز داغ قرار می گیرد، به هیدروژن و نیتروژن تجزیه شده و نیتروژن آزاد شده، در سطح فلز پخش شده و ترکیبات نیتریدی تشکیل می دهد. میزان انحلال پذیری نیتروژن با توجه به نوع و دمای آن متفاوت است. 

نیتریده کردن پلاسمایی 

این فرایند به نیتریده کردن یونی و نیتریده کردن تخلیه تابشی نیز معروف است. به دلیل اینکه برای انجام آن باید از تخلیه پلاسمایی گاز های بی اثر استفاده نمود این نام را به آن داده اند. مزیت اصلی آن نسبت به نوع گازی، وابسته نبودن آن به تجزیه آمونیاک به منظور استفاده از عنصر نیتروژن می باشد و همچنین سریعتر انجام می شود. این فرایند توسط دکتر Bernhard Berghaus از آلمان کشف شد. 

نیتریده کردن با نمک 

این فرایند از نمک مذاب به عنوان منبع نیتروژن استفاده می کند. در واقع نیتروژن در این فرایند از طریق تجزیه سیانید به سیانات بدست می آید و مقادیری از کربن نیز آزاد می شود. برای انجام آن معمولاً فلز را در حوضچه ای از نمک مذاب سیانید فرو می برند. مقادیر زیاد نیتروژن در این نمک مذاب باعث تشکیل لایه ای سخت، شکل پذیر و نازک از نیترید آهن بر روی سطح فلز می گردد.