Như ñã nêu trong phần tổng quan lý thuyết, lớp trắng (bao gồm pha γ’, có thể có cả ε) là những pha giàu nitơ có ñộ cứng cao nhưng rất giòn. Khuôn làm việc trong ñiều kiện chịu tải trong va ñập sẽ làm lớp thấm tróc rỗ dễ dàng, vì vậy, cần giảm hoặc loại bỏ lớp trắng. Lớp thấm chỉ với hỗn hợp γ’+ α (lớp lưới trắng trên ảnh tổ chức tế vi) có ñộ cứng khá cao, có khả năng chịu mài mòn và va ñập tốt hơn. Vì vậy, nghiên cứu tiến hành phương pháp thấm 2 giai ñoạn ñể giảm và loại bỏ lớp trắng.
Các thí nghiệm ñã thực hiện trong các phần trên là thấm 1 giai ñoạn. Ở một nhiệt ñộ nhất ñịnh, trong một thời gian xác ñịnh, ñộ phân hủy ñược giữ không ñổi với giá trị nhỏ, ñảm bảo quá trình thấm xảy ra hiệu quả nhất.
Thấm 2 giai ñoạn bao gồm, giai ñoạn ñầu thấm với ñộ phân hủy nhỏ, ñảm bảo môi trường thuận lợi (về nhiệt ñộ, ñộ phân hủy và thời gian) cho quá trình thấm như thấm 1 giai ñoạn (gọi là giai ñoạn bão hòa), giai ñoạn hai với ñộ phân hủy tăng, hiệu quả thấm kém hơn, chủ yếu ñể lớp ngoài cùng giàu nitơ khuếch tán vào bên trong (gọi là giai ñoạn khuếch tán).
Các thí nghiệm ñược thực hiện ở nhiệt ñộ thấm 530oC, tổng thời gian thấm là 8h, trong ñó thay ñổi tỷ lệ thời gian thời gian bão hòa và khuếch tán.
ðộ phân hủy giai ñoạn bão hòa thấp (50-60%) và giai ñoạn khuếch tán ñộ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...89
Trên hình 3.26, 3.27 là ảnh tổ chức tế vi của mẫu thấm theo chế ñộ ñưa ra trong bảng 3.10.
Bảng 3.10. Chếñộ thấm hai giai ñoạn
Thời gian thấm
(bão hòa- khuếch tán), h 8 8 (6-2) 8 (5-3)
ðộ phân hủy β (%) 50 – 60 50-60/ 80-85 50-60/ 80-85
Hình 3.26. Ảnh tổ chức tế vi của mẫu thấm 2 giai ñoạn ở 530oC, bão hòa 6h, khuếch tán 2h, ñộ phân hủy 50-60% (X500)
a
Hình 3.27. Ảnh tổ chức tế vi của mẫu thấm 2 giai ñoạn ở 530oC, bão hòa 5h, khuếch tán 3h, ñộ phân hủy 50-60% (X500)
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...90
Hình trên là ảnh tổ chức tế vi của các mẫu thấm 2 giai ñoạn ở nhiệt ñộ 530oC, ñộ phân hủy 50-60%, tổng thời gian thấm là 8h. Trong ñó hình 3.26 là mẫu thí nghiệm ở chế ñộ bão hòa 6h - khuếch tán 2h, hình 3.27 theo chế ñộ bão hòa 5h - khuếch tán 3h. Từ các ảnh tổ chức tế vi, có thể nhận thấy, so với thấm một giai ñoạn, các mẫu thấm theo 2 giai ñoạn có chiều dày lớp trắng nhỏ hơn khá nhiều (hình 3.26) và gần như không còn (hình 3.27). Trong khi ñó chiều dày lớp lưới, ñộ dày ñặc của lưới cacbit tăng lên và lưới nitơrit phân bố ñều hơn.
Khảo sát sự thay ñổi ñộ cứng theo chiều sâu lớp thấm với các giá trị thể hiện trong bảng 3.11. ðồ thị quan hệ ñộ cứng theo chiều sâu lớp thấm thể hiện trong hình 3.28.
Bảng 3.11. Giá trị ñộ cứng phân bố theo chiều sâu lớp thấm (T=530oC, thời gian 8h, ñộ phân hủy 50-60%) K/C từ bề mặt (µm) 10 30 50 70 90 110 130 150 200 6h- 2h 1081 1075 1023 923 842 778 680 630 615 ðộ cứng HV theo thời gian thấm (bão hòa-khuếch tán) (h) 5h- 3h 1141 1069 980 967 932 894 746 660 626
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...91 0 200 400 600 800 1000 1200 10 30 50 70 90 110 130 150 200 Khoảng cách từ bề mặt (µµµµm) ð ộ c ứ n g t ế v i ( H V ) 6h-2h 5h-3h
Hình 3.28. Sự phân bốñộ cứng theo chiều sâu lớp thấm tính từ bề mặt khi thấm 2 giai ñoạn, T=530oC, ñộ phân hủy 50-60%
Có thể nhận xét rằng, thấm 2 giai ñoạn ở nhiệt ñộ 530oC với ñộ phân hủy 50-60% cho ñộ cứng lớp thấm khá cao (ñến trên 1000HV), chiều dày lớp thấm khá cao: mẫu với tỷ lệ bão hòa - khuếch tán 6-2 dày khoảng 130µm, còn mẫu thấm theo tỷ lệ 5-3 dày khoảng 150µm.
Như vậy, có thể kết luận rằng, ñể giảm hoặc làm mất hẳn chiều dày lớp trắng thì việc thấm hai giai ñoạn kết hợp với ñiều chỉnh lưu lượng phù hợp sẽ có hiệu quả rất lớn. Tỷ lệ 5-3 cho lớp khuếch tán có chiều dày và cơ tính tốt hơn tỷ lệ 6-2.