CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
3.3.2. Ảnh hưởng của lớp trung gian oxy hóa đến tổ chức và tính chất lớp thấm nitơ trên thép SKD
nitơ trên thép SKD11
Mục đích của quá trình ôxy hoá cho thép SKD11 trước khi đem thấm nitơ là tạo ra lớp ôxyt sắt xốp ở bề mặt tạo điều kiện tốt cho việc khuyếch tán nguyên tử nitơ vào trong thép. Phương pháp oxy hóa bề mặt trước khi thấm được thực hiện trong lò HOMO tại công ty Parker Processing. Lò dạng kín phun hơi nước có nhiệt độ từ 400 - 800°C với áp suất p = 0.5 MPa.
Nhóm thực hiện với hai bộ mẫu oxy hóa trong 60 phút, mẫu được oxy hóa trước thấm nitơ.
- Mẫu OXH1: Thấm nitơ ở nhiệt độ 480°C, trong thời gian 120 phút - Mẫu OXH2: Thấm nitơ ở nhiệt độ 580°C, trong thời gian 120 phút
Ảnh tổ chức tế vi được đưa ra trên hình 3.5 và số liệu phân bố độ cứng từ bề mặt vào trong nên được đưa ra trong bảng 3.6. Đồ thị sự phân bố độ cứng tính từ bề mặt được xây dựng trên hình 3.6
Nhận xét: Ảnh tổ chức tế vi cho thấy, trên các mẫu này đều có xuất hiện lớp trắng bề mặt rất dày (hơn 40 μm trên mẫu OXH1 và khoảng 60 μm đối với mẫu OXH2), tiếp đó là lớp màu sẫm, có xuất hiện lưới trắng thưa (giống như lưới nitrit trên các mẫu không
OXH1 + thấm N 4800C OXH2 + thấm N 5800C
Hình 3.5. Tổ chức tế vi lớp thấm của ba mẫu sau oxy hóa và thấm nitơ,
qua xử lý) và vùng trung gian trước khi vào đến nền có màu sáng đều. Mẫu thấm nitơ ở 4800C có chiều dày nhỏ hơn đáng kể mẫu thấm ở 5800C.
Từ đồ thị sự phân bố độ cứng từ bề mặt, có thể thấy, độ cứng bề mặt rất thấp (300- 500HV, tương ứng với 35-45RC), thấp hơn cả độ cứng của nền ban đầu (sau ram), độ cứng này tăng dần khi đi sâu vào bề mặt. Độ cứng lớn nhất trên mẫu OXH1 là khoảng 1000 HV, ở vị trí cách bề mặt đến 100 μm, mẫu OXH2 có độ cứng thấp hơn (khoảng 800 HV). Sau khi đạt cực đại, độ cứng bắt đầu giảm dần đến nền. Trên mẫu thấm ở 4800C chiều dày này khoảng 100 μm. Do vậy có thể dự báo rằng, vùng có độ cứng thấp có thể là lớp ôxyt (hỗn hợp của ôxyt sắt và ôxyt crôm). Với độ cứng thấp như vậy, bề mặt sẽ không có khả năng chịu mài mòn. Điều này cần được khẳng định thêm bằng phương pháp dùng phổ EDS để phân tích thành phần hóa học của lớp bề mặt này.
Bảng 3.6. Giá trị độ cứng tế vi HV của các mẫu thấm qua xử lý oxy hóa hoặc không oxy hóa
Khoảng cách từ bề mặt (μm) 25 50 75 100 125 150 175 200 225 HV OXH1 347 541 685 1030 889 831 779 642 563 HV OXH2 282 488 889 627 521 500 475 485 469
Hình 3.6 Sự phân bố độ cứng tế vi theo chiều sâu lớp thấm nitơ của ba mẫu thấm
qua quá trình oxy hóa.