C theo thực nghiệm và theo lý thuyết tính toán
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
Kết luận chung:
Luận án đã đạt được một số kết quả chính như sau:
1. Việc áp dụng công nghệ thấm nitơ ở nước ta còn tồn tại một số nhược điểm như: công nghệ thấm nitơ dựa trên các thiết bị nhập ngoại nên thường chỉ áp dụng được có hiệu quả cho một số loại sản phẩm cụ thể. Do đó không thể áp dụng với hiệu quả cao cho các loại sản phẩm và chủng loại vật liệu khác nhau. Do chưa chủ động hoàn toàn về công nghệ thấm mà chất lượng lớp thấm không cao, không ổn định, chưa khai thác hết năng lực của thiết bị cũng chưa sử dụng thiết bị với hiệu quả cao. Do đó, việc nghiên cứu các yếu tố công nghệ chính nhằm ổn định và thuần hóa công nghệ thấm nitơ thể khí tại Việt nam là điều việc cấp thiết.
2. Việc làm rõ lại ảnh hưởng của các thông số đầu vào (nhiệt độ, thời gian lưu và thành phần khí thấm) đến giá trị thế thấm (Kn), qua đó xác định các thông số công nghệ chính có ảnh hưởng đến thấm nitơ thể khí là nhiệt độ, thế thấm và thời gian thấm đã cho thấy mức độ nắm bắt công nghệ kịp thời với xu thế phát triển của công nghệ thấm nitơ tiên tiến hiện nay trên thế giới.
3. Đối với các loại thép và nhiệt độ thấm nghiên cứu thì kết quả nghiên cứu đều khẳng định sự hình thành lớp thấm là do khuếch tán nitơ dọc theo biên hạt chiếm ưu thế. 4. Đối với thép C20 và 20CrMo, vì có hạt tinh thể khá lớn, nitơ khuếch tán chủ yếu đi sâu
vào phía trong. Việc khuếch tán để xâm lấn vào hạt tinh thể diễn ra với tốc độ rất chậm vì vậy lớp thấm giàu nitơ trên bề mặt thép cũng phát triển chậm. Kết quả nghiên cứu cho thấy, tốc độ phát triển lớp thấm giàu nitơ (lớp +’) chỉ đạt khoảng 0,56 m/h. Khi thấm tại vùng nhiệt độ thấp (510oC-530oC), tốc độ phát triển dọc theo biên hạt rất cao khoảng 30 m/h đối với thép C20 và khoảng 27 m/h đối với thép 20CrMo.
5. Đối với thép hợp kim, sự khuếch tán nitơ dọc theo biên hạt được tăng cường nhờ quá trình hình thành hợp chất cacbonitrit dọc theo biên giới hạt. Đồng thời loại thép này thường thấm nitơ sau khi nhiệt luyện hóa tốt - có tổ chức thép kém ổn định ở nhiệt độ thấm và hạt tinh thể thì rất nhỏ. Do đó quá trình xâm lấn nitơ vào hạt tinh thể xảy ra nhanh, khi thấm tại vùng nhiệt độ cao (530oC-550oC) tốc độ phát triển lớp thấm nhờ đó mà đạt khá lớn khoảng 30 m/h khi thấm lên 30CrNi2MoVA và khoảng 24 m/h khi thấm lên SKD61.
6. Thế thấm nitơ (Kn) là đại lượng quyết định đến sự hình thành và chất lượng lớp thấm. Kết quả nghiên cứu khẳng định: để thấm lên thép C20 đạt hiệu quả thì cần thế thấm trong khoảng (0,51,4); đối với thép SKD61 thì khoảng thế thấm mang lại hiệu quả là (0,42,1).
7. Nhiệt độ thấm là thông số công nghệ có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình thấm. Đối với thép C20 và 20CrMo, nhiệt độ thấm chỉ nên nằm trong khoảng 510oC-530oC. Đối với các loại thép 30CrNi2MoVA, SKD61 thì nhiệt độ thấm nằm trong khoảng 530oC- 550oC.
8. Thời gian lưu thích hợp cho các loại lò thấm hình trụ đặt thẳng đứng, thấm cho các loại khuôn (hình dạng đơn giản, kích thước dưới 300mm, thép thấm là SKD61) nằm trong khoảng từ 8 đến 12 phút.
105
9. Sự phát triển của lớp thấm theo thời gian tuân theo quy luật parabol (X= K t ). Giá trị K phản ánh vai trò của nguyên tố hợp kim và sự khuếch tán đến sự phát triển lớp thấm. Giá trị K càng lớn thì thấm càng nhanh, hiệu quả của quá trình thấm càng cao.
106
Các kiến nghị:
1. Trong tương lai, việc thực hiện quy trình thấm tại vùng nhiệt độ thấp hơn để giảm thiểu mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất của nền thép sẽ là một trong những hướng đi đáng quan tâm trong lĩnh vực thấm nitơ thể khí. Tuy nhiên việc thấm tại nhiệt độ thấp sẽ làm cho tốc độ khuếch tán nitơ rất nhỏ và thời gian thấm sẽ phải kéo ra rất dài. Do đó, việc tìm ra các biện pháp làm tăng mức độ hoạt hóa bề mặt thép trước thấm để cải thiện mức độ hấp thụ và khuếch tán nitơ nguyên tử là một hướng đi rất đáng để quan tâm trong tương lai.
2. Tự động hóa điều khiển chính xác các thông số trong quá trình thấm đang là xu thể phát triển chung trong thời đại ngày nay. Do đó, việc xây dựng quy trình thấm nitơ thể khí có điều khiển với việc áp dụng các thiết bị làm việc tự động như van từ, sensơ sẽ là một hướng đi nhằm ổn định chất lượng lớp thấm rất thiết thực và tiềm năng.
107