Il processo inizia con l'attenta selezione della lega di base. I gradi di acciaio che contengono elementi in lega come cromo, molibdeno e vanadio sono usati per nitriding. Questi elementi migliorano la capacità del materiale di formare uno strato nitrurato duro e durevole se sottoposti al processo di nitriding. La lega selezionata deve anche avere il contenuto di carbonio e le proprietà meccaniche appropriate per resistere alle sollecitazioni di forgiatura e successiva nitriding senza compromettere la sua integrità.
Il riscaldamento dell'acciaio alla temperatura appropriata è fondamentale per garantire che il materiale diventi abbastanza malleabile per la forgiatura prevenendo al contempo una crescita eccessiva del grano o variazioni indesiderate nella microstruttura. Barre in acciaio quadrate in lega forgiate vengono riscaldati in un forno elettrico o a gas, raggiungendo temperature comprese tra 1.100 ° F e 1.200 ° F (da 593 ° C a 649 ° C). Il processo di riscaldamento è attentamente controllato per evitare il surriscaldamento, il che potrebbe causare ossidazione o una formazione eccessiva in carburo, entrambi i quali avrebbero un impatto negativo sulle prestazioni dell'acciaio.
Una volta che il materiale raggiunge la temperatura corretta, viene trasferito alla pressa forgiata o al martello. Il processo di forgiatura prevede l'applicazione della forza controllata per modellare l'acciaio nelle dimensioni desiderate. Questa fase è fondamentale per allineare la struttura del grano dell'acciaio e migliorare le sue proprietà meccaniche. L'acciaio viene premuto o martellato a forma di barra quadrata, assicurando che non ci siano crepe o difetti nel materiale. Il processo di forgiatura raffina anche la struttura interna, promuovendo l'uniformità e migliorando la forza e la duttilità dell'acciaio.
Dopo il processo di forgiatura, le barre di acciaio sono sottoposte a un processo di raffreddamento controllato, che è essenziale per impostare le proprietà meccaniche del materiale. Il raffreddamento può essere eseguito attraverso il raffreddamento dell'aria o il tempra dell'olio, a seconda del grado in acciaio e delle proprietà finali desiderate. L'estinzione accelera il processo di raffreddamento per aumentare la durezza, ma la velocità di raffreddamento deve essere controllata per prevenire lo shock termico, che potrebbe causare cracking o deformazioni. L'obiettivo è ottenere una microstruttura fine con durezza e resistenza ottimale per il successivo nitrimento.
Nella fase di nitriding, le barre di acciaio forgiate sono esposte a un ambiente ricco di azoto per formare una superficie nitrossata dura e resistente all'usura. Il processo può essere eseguito utilizzando nitriding del gas (gas ammoniaca) o nitriding plasmatico, entrambi i quali prevedono l'esposizione del materiale a azoto a temperature tra 900 ° F e 1.000 ° F (482 ° C e 538 ° C). Durante questo processo, gli atomi di azoto si diffondono nella superficie dell'acciaio, creando uno strato indurito chiamato "strato bianco". Questo strato nitrurato migliora significativamente la durezza superficiale, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica. La profondità dello strato nitrided può essere controllata con precisione, a seconda dei requisiti dell'applicazione finale.
Una volta completato il processo di nitrimento, le barre di acciaio subiscono rigorose procedure di controllo della qualità. Queste ispezioni in genere includono test di durezza, che garantiscono che la superficie nitrossa abbia raggiunto il livello desiderato di durezza. L'integrità della superficie viene inoltre verificata per rilevare eventuali difetti potenziali come crepe, fosse o incoerenze nello strato nitrurato. I metodi di test non distruttivi, come la misurazione della rugosità della superficie o l'analisi microstrutturale, possono anche essere impiegati per valutare l'uniformità e la qualità della superficie nitrurata.
