Quá trình bắt đầu với sự lựa chọn cẩn thận của hợp kim cơ sở. Các loại thép chứa các yếu tố hợp kim như crom, molybden và vanadi được sử dụng để nitriding. Các yếu tố này tăng cường khả năng của vật liệu để tạo thành một lớp nitrid cứng, bền khi chịu quá trình nitriding. Hợp kim được chọn cũng phải có hàm lượng carbon và tính chất cơ học thích hợp để chịu được các ứng suất rèn và nitriding tiếp theo mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của nó.
Làm nóng thép đến nhiệt độ thích hợp là rất quan trọng để đảm bảo rằng vật liệu trở nên đủ dễ uốn để rèn trong khi ngăn chặn sự phát triển của hạt quá mức hoặc thay đổi không mong muốn trong cấu trúc vi mô. Các thanh thép vuông hợp kim nitriding được làm nóng trong lò điện hoặc khí, đạt nhiệt độ từ 1.100 ° F đến 1.200 ° F (593 ° C đến 649 ° C). Quá trình làm nóng được kiểm soát cẩn thận để tránh quá nóng, điều này có thể dẫn đến quá trình oxy hóa hoặc hình thành cacbua quá mức, cả hai đều sẽ tác động tiêu cực đến hiệu suất của thép.
Khi vật liệu đạt đến nhiệt độ thích hợp, nó được chuyển sang máy ép rèn hoặc búa. Quá trình rèn liên quan đến việc áp dụng lực được kiểm soát để định hình thép vào các kích thước mong muốn. Giai đoạn này là rất quan trọng để sắp xếp cấu trúc hạt của thép và tăng cường tính chất cơ học của nó. Thép được ép hoặc đập vào hình dạng thanh vuông, đảm bảo rằng không có vết nứt hoặc khuyết tật trong vật liệu. Quá trình rèn cũng tinh chỉnh cấu trúc bên trong, thúc đẩy tính đồng nhất và cải thiện sức mạnh và độ dẻo của thép.
Sau quá trình rèn, các thanh thép phải chịu một quy trình làm mát được kiểm soát, điều này rất cần thiết để thiết lập các tính chất cơ học của vật liệu. Làm mát có thể được thực hiện thông qua làm mát không khí hoặc làm nguội dầu, tùy thuộc vào cấp thép và các đặc tính cuối cùng mong muốn. Việc dập tắt tăng tốc quá trình làm mát để tăng độ cứng, nhưng tốc độ làm mát phải được kiểm soát để ngăn chặn sốc nhiệt, có thể gây ra nứt hoặc cong vênh. Mục tiêu là để đạt được một cấu trúc vi mô tốt với độ cứng và sức mạnh tối ưu cho nitriding tiếp theo.
Trong giai đoạn nitriding, các thanh thép rèn được tiếp xúc với môi trường giàu nitơ để tạo thành một bề mặt nitrid cứng, chống mài mòn. Quá trình này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nitriding khí (khí amoniac) hoặc nitriding huyết tương, cả hai đều liên quan đến việc hiển thị vật liệu với nitơ ở nhiệt độ trong khoảng từ 900 ° F và 1.000 ° F (482 ° C và 538 ° C). Trong quá trình này, các nguyên tử nitơ khuếch tán vào bề mặt thép, tạo ra một lớp cứng gọi là lớp trắng. Lớp nitrid này giúp tăng cường đáng kể độ cứng bề mặt, khả năng chống mài mòn và độ bền mệt mỏi. Độ sâu của lớp nitrid có thể được kiểm soát chính xác, tùy thuộc vào các yêu cầu của ứng dụng cuối.
Sau khi quá trình nitriding hoàn tất, các thanh thép trải qua các quy trình kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt. Những kiểm tra này thường bao gồm kiểm tra độ cứng, đảm bảo rằng bề mặt nitrid đã đạt đến mức độ cứng mong muốn. Tính toàn vẹn bề mặt cũng được kiểm tra để phát hiện bất kỳ khiếm khuyết tiềm năng nào như vết nứt, hố hoặc sự không nhất quán trong lớp nitrid. Các phương pháp thử nghiệm không phá hủy, chẳng hạn như đo độ nhám bề mặt hoặc phân tích vi cấu trúc, cũng có thể được sử dụng để đánh giá tính đồng nhất và chất lượng của bề mặt nitrid.
