1. Ảnh hưởng của chế độ ủ đến tổ chức tế vi và tính chất của lớp phủ kép
1.1.Tổ chức tế vi vàđộ cứng của mẫu sau phun phủ và sau ủ phân cấp ở 5500C
giữ nhiệt 2h.
1.1.1. Tổ chức tế vi của lớp phủ ban đầu và sau ủ phân cấp ở 5500C
Tổ chức tế vi của mẫu sau khi phun phủ lớp Al bên trong và lớp NiCr bên ngoài được đưa ra trên hình 3.1a (với nền thép C45) và 3.1b (với nền là thép CT3).
Hình 3.2. là các mẫu sau khi phun phủ, ủ ở 5500 trong 2h, 3.2a là mẫu nền C45 và 3.2b là nền thép CT3
a) C45 trước khi ủ x100 b) CT3 trước khi ủ x100
Hình 3.1. Tổ chức tế vi của mẫu phun phủ nền C45 và CT3 trước khi ủ
a) C45 sau khi ủ 550oC-2h x200 b) CT3 sau khi ủ 550oC-2h x200
Hình 3.2. Tổ chức tế vi của mẫu phun phủ nền C45 và CT3 sau khi ủ 550oC-2h
Thép Al
NiCr20
Pha liên kim
Thép Al
NiCr20
Pha liên kim Thép
Al NiCr20
NiCr20
Nhận xét:
- Khi chưa ủ, ảnh tổ chức tế vi lớp phủ trên nền thép C45 và CT3 (hình 3.1) cho thấy, các lớp phủ màu sắc khác biệt, giữa chúng có ranh giới ngăn cách, và không có sự xuất hiện của pha lạ, có thể nói giữa các lớp phủ chưa có tương tác gì với nhau, sự bám dính giữa chúng chỉđơn thuần là cơ học do độ nhám và góc thấm
ướt giữa hai lớp phủ quyết định.
- Sau khi sau khi xử lý nhiệt ủ ở 550oC trong 2h (hình 3.2) tổ chức lớp phủ
trên nền thép C45 (3.2a) và CT3 (3.2b) cho thấy, trên ảnh thấy xuất hiện các pha lạ ở biên giới giữa Al và nền thép, giữa Al và NiCr cũng có những vùng (chưa rõ nét là pha riêng biệt) màu sắc khác so với lớp NiCr thường. Tuy nhiên các pha lạ này xuất hiện rời rạc trên mặt phân cách giữa các lớp phủ, không liên tục, kích thước của pha lạở biên giới Al-NiCr cũng như Al-Fe khoảng 10µm
1.1.2. Độ cứng tế vi trên các mẫu sau phun phủ và sau ủ phân cấp
Kết quảđo độ cứng tế vi của các lớp phủ trên các mẫu phun phủ nền C45 và CT3 trước và sau ủđược đưa ra trong bảng 3.1, bảng 3.2 là độ cứng tế vi ở vùng ranh giới giữa các lớp phủ trên các mẫu này.
Giá trị độ cứng trong bảng 3.1. được đo tại chính giữa từng lớp phủ và độ
cứng sâu trong nền thép, phản ánh độ cứng chung của lớp phủ NiCr, Al và nền thép (được coi là độ cứng của vật liệu phủ và nền, không phải ở vùng biên giới các lớp phủ).
Các giá trịđộ cứng giữa ranh giới các lớp phủ trong bảng 3.2. được đo như
sau:
- Chọn điểm gốc chính là biên giới của lớp phủ Al (hay cũng chính là biên giới của pha liên kim) ở phía vùng cần đo độ cứng, ví dụ đo độ cứng vùng ranh giới NiCr-Al thì gốc nằm trên biên giới của lớp phủ Al, bên phía gần NiCr (hình 3.3)
- Các điểm đo được xác định vị trí bằng cách lựa chọn các điểm có khoảng cách (theo phương vuông góc với đường biên giới giữa các lớp phủ) so với gốc
cứng. Vì dụ đo độ cứng vùng ranh giới Fe-Al thì khoảng cách tăng dần theo hướng tiến về phía nền thép.
- Nếu các điểm đo độ cứng theo khoảng cách định trước có nguy cơ trồng lên nhau có thể đo so le các điểm sao cho khoảng cách theo phương vuông góc với
đường biên giới lớp các phủ là không đổi.
Hình 3.3. Quy tắc đo độ cứng vùng ranh giới giữa các lớp phủ. Bảng 3.1: Độ cứng lớp phủđơn của các mẫu trước khi ủ và sau khi ủ 550oC-2h
Mẫu Độ cứng lớp phủ NiCr(HV) Độ cứng lớp phủ Al(HV) Độ cứng của nền thép(HV) Mẫu phủ kép nền C45- trước ủ 303 56 233 320 79 251 283 64 327 TB 302 66 270 Mẫu phủ kép nền C45 ủ tại 550oC- 2h 327 48 220 297 52 185 289 54 178 TB 304 51 194 Mẫu phủ kép nền CT3- trước ủ 290 67,5 167 279 61,1 172 280 65 167 TB 283 65 169 Mẫu phủ kép nền CT3 ủ tại 550oC- 2h 377 60 144 269 64 140 323 43 138 TB 323 56 140
Bảng 3.2. Độ cứng tế vi của lớp biên giới giữa Al-NiCr và Al-thép đối với mẫu phun phủ nền C45 và CT3 ủở 550oC - 2h Vùng Khoảng cách Độ cứng tế vi (HV) Mẫu nền C45 Mẫu nền CT3 Biên giới giữa Al và NiCr 5µm 661 495 15µm 320 312 25µm 292 278 35µm 289 269 Biên giới giữa Al và Fe 5µm 524 532 15µm 215 190 25µm 200 140 35µm 208 145
Chú ý: Trong nội dung luận án, khoảng cách đo tại vùng biên giới giữa Al
và NiCr được hiểu là khoảng cách tính từ biên gới pha liên kim-Al tiến về phía NiCr; khoảng cách đo tại vùng biên giới giữa Al và Fe được hiểu là khoảng cách tính từ biên giới pha liên kim-Al tiến về phía nền thép.
Nhận xét:
• Từ kết quả ở bảng 3.1 và 3.2 thấy rằng trước và sau khi ủ độ cứng của các lớp phủ đơn và nền không thay đổi nhiều. Điều này cho thấy rằng, tổ chức của các vùng không có sự thay đổi:
- Nền thép: thấp hơn nhiệt độ Ac1 không có chuyển biến gì xảy ra, độ cứng có giảm đi chút ít, có thể có sự tích tụ cácbit hoặc giảm ứng suất.
- Lớp nhôm: tổ chức 1 pha (nhôm sạch)
- Hợp kim NiCr: dung dịch rắn của Cr trong Ni (80%Ni-20%Cr)
• Từ kết quả bảng 3.2, thấy rằng, so với mẫu chưa qua xử lý nhiệt, sau khi ủ tại vùng biên giới giữa các lớp phủ xuất hiện các vùng màu màu sắc khác. Giá trị
độ cứng tế vi đo tại các vùng này cho thấy chúng cao hơn hẳn so với độ cứng của 2 vật liệu phủ và nền thép (độ cứng 661HV của pha tạo giữa Al (51HV) và NiCr (304HV) đối với nền thép C45 và độ cứng 532HV của pha tạo giữa Al(56HV) và Fe(140HV) đối với nền thép CT3). Ở nhiệt độ ủ 550oC trong 2h vùng này có chiều dày khoảng 10µm (<15µm).
Như vậy, ủở 550oC trong 2h đã hình thành lớp trung gian giữa các lớp phủ.