Thấm nitơ đ−ợc áp dụng trong những tr−ờng hợp sau:
- Thấm nitơ để tăng độ cứng, tăng độ bền và tính chống mài mòn
Tr−ớc khi thấm nitơ, chi tiết phải qua nhiệt luyện (tôi + ram cao) để tăng độ bền và độ dẻo dai cao của lõi. Đối với chi tiết mỏng và có hình dáng phức tạp th−ờng thấm nitơ ở 500 ữ 5200C, thời gian thấm phụ thuộc vào chiều sâu lớp thấm.
Để làm nhanh quá trình thấm, có thể dùng ph−ơng pháp thấm hai cấp: đầu tiên thấm ở 500 ữ 5200C, sau đó tăng nhiệt độ lên 540 ữ 6000C.
Độ cứng của lớp thấm nitơ phụ thuộc vào thành phần hoá học của thép và nhiệt độ thấm. Đối với tất cả các loại thép nhiệt độ thấm càng cao, độ cứng đạt đ−ợc càng thấp.
Giới hạn bền mỏi của chi tiết thấm nitơ tăng 20 ữ 100%. Đối với các chi tiết làm việc trong điều kiện lực nén riêng lớn sau khi thấm nitơ có thể tôi tần số, tạo nên lớp bề mặt với độ cứng HV 950 ữ 1000. Thấm nitơ chi tiết thép không gỉ sẽ tăng đ−ợc độ chống x−ớc và độ chống mài mòn không ảnh h−ởng đến độ chống ăn mòn. Thấm nitơ các chi tiết gang xám, gang rèn, gang manhê
độ bền cao tạo nên hiệu quả lớn. Các loại dụng cụ cắt nh− dao phay, mũi
khoan, dao cắt, các loại khuôn đúc áp lực, khuôn rèn dập nóng, nguội sau khi thấm nitơ có tuổi bền tăng ít nhất 1,5 ữ 2 lần. Đối với dụng cụ thép gió cần lớp cacbua nitrit 1 ữ 3 àm, đối với khuôn 5 ữ 8 àm. Chiều dày lớp thấm kể cả vùng dung dịch rắn với chi tiết thép gió cần 0,05 ữ 0,12 mm, với khuôn rèn dập 0,07 ữ 0,25 mm. Độ cứng cacbua nitrit với dụng cụ cắt đạt HV 1100 ữ1250.
Thấm nitơ làm tăng độ bền nhiệt, độ chống n−ớc, giảm hiện t−ợng bám dính kim loại lỏng vào bề mặt khuôn. Sau khi thấm nitơ chi tiết có màu xám
mờ. Độ cứng kiểm tra bằng máy đo độ cứng vichke tải trọng 50 ữ 100 hoặc máy Super rocoen tải trọng 150 ữ 300. Độ giòn đ−ợc kiểm tra bằng ph−ơng pháp soi vết kim t−ơng độ cứng trên mặt mẫu. Chiều sâu lớp thấm đ−ợc kiểm tra bằng kính hiển vi kim t−ơng với độ phóng đại 100 ữ 200 lần. Mẫu đ−ợc tẩm thực bằng dung dịch 4% axit nitric trong cồn. Có thể dùng ph−ơng pháp cộng h−ởng để kiểm tra lớp thấm 0,1 ữ 0,5 mm không cần phá vỡ chi tiết.
- Thấm nitơ để tăng tính chống ăn mòn
Tr−ờng hợp này có thể thấm ở nhiệt độ 600 ữ 7000C, đối với chi tiết nhỏ thời gian thấm là 15 phút, chi tiết lớn thời gian thấm khoảng 6 ữ 10 giờ. Sau khi thấm trên bề mặt chi tiết tạo thành một lớp mỏng pha ε (0,01 ữ 0,03 mm) có tính chống gỉ cao.
Trong lớp thấm nitơ có ứng suất nén d−, giá trị ứng suất khoảng 60 ữ 80
kG/mm2 nên nó làm tăng tính chống mỏi của chi tiết. Khả năng chống mỏi
cao nhất đạt đ−ợc sau khi thấm ở nhiệt độ 500 ữ 5200C.
Bảng 3.4. Ph−ơng pháp bảo vệ cục bộ khi thấm nitơ
Ph−ơng pháp bảo vệ Chiều dầy lớp phủ
Mạ thiếc (th−ờng thấm fôtfo tiếp theo) Mạ niken
Mạ kẽm
Mạ kim loại kép: chì - kẽm, đồng - kẽm, đồng-chì, niken - chì
Sơn: 3 phần bột thiếc, 1 phần bột chì và 1 phần crôm nghiền nhỏ trộn bằng kẽm clorua
Bụi chì - thiếc (60 : 40) pha loãng bằng hỗn hợp 5 phần dầu thực vật, 1 phần xtêarin, 4 phần mỡ lợn, 2 phần bột nhựa và 1 phần kẽm clorua
Bôi 2 lần n−ớc thuỷ tinh lên bề mặt chi tiết và sấy khô tiếp theo ở 100 ữ 120oC
0,01 ữ 0,02 mm 0,05 ữ 0,06 mm 0,04 ữ 0,05 mm Kim loại thứ nhất 0,005 mm Kim loại thứ hai 0,015 mm
1 ữ 2 lớp 1 ữ 2 lớp