- Ý nghĩa thực tiễn
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 3.1 Vật liệu nghiên cứu
3.2.2 Phương pháp kiểm tra
3.2.2.1 Kiểm tra %N theo chiều sâu lớp thấm
Thành phần %N được đo trên máy quang phổ phát xạ nguyên tử. Phân tích được tiến hành dần từ bề mặt vào trong với các khoảng cách kiểm tra (phương pháp SEM/EDX) trên thiết bị JSM 6490-JED2300 của hãng JEOL (hình 3.7) (Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu, Viện Khoa học Vật liệu). Kết quả %N dọc chiều sâu lớp thấm cho chúng ta thấy N đã được thấm vào bên trong như thế nào. Hơn nữa, kết quả này giúp chúng ta xác định được chiều sâu lớp thấm (chiều dày các pha) một cách chính xác. Chiều sâu lớp thấm được xác định là khoảng cách từ bề mặt (có %N lớn nhất) đến vị trí mà %N 0.
Hình 3.7. Kính hiển vi điện tử qt JSM 6490-JED2300
3.2.2.2 Đo độ cứng tế vi bề mặt và dọc theo chiều sâu mẫu
Độ cứng thô đại được đo trên máy đo độ cứng Hardness Testing Machine Moden AR-10 của hãng Mitutoyo (hình 3.8).
Độ cứng bề mặt, độ cứng tế vi được đo trên thiết bị Wilson Wolpert Micro-Vickers Model 402MVD (hình 3.9) (Bộ mơn Cơng nghệ Cơ khí, Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; PTN Trọng điểm Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt) và thiết bị IndentaMet 1106 (Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu, Viện Khoa học Vật liệu) theo phương pháp Micro-hardness.
lxxxii
Chiều sâu lớp thấm được hiểu là chiều sâu tổng. Chiều sâu lớp thấm được tính là khoảng cách từ bề mặt thấm (độ cứng lớn nhất) đến vị trí mà ở đó độ cứng đo được bằng độ cứng nền (đôi khi là độ cứng nền + 20HV).
Hình 3.8. Máy đo độ cứng Hardness Testing Machine Moden
AR-10
Hình 3.9. Máy đo độ cứng tế vi và đo chiều dày lớp thấm Wilson Wolpert
Micro-Vickers Model 402MVD
3.2.2.3 Tổ chức kim tương
Tổ chức kim tương được quan sát trên Thiết bị nghiên cứu tổ chức tế vi Nikon Eclipse Model L150 (hình 3.10) (Bộ mơn Cơng nghệ Cơ khí, Khoa Cơ Điện, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; PTN Trọng điểm Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt) và kính hiển vi quang học Axiovert 40MAT (hình 3.11) (Trung tâm đánh giá hư hỏng vật liệu, Viện Khoa học Vật liệu) với độ phóng đại 50x; 100x; 200x và 500x theo phương pháp ASTM E407-07 và phương pháp PM-MET-01.
lxxxiii
Hình 3.10. Thiết bị nghiên cứu tổ chức tế vi Nikon Eclipse Model L150
Hình 3.11. Kính hiển vi quang học Axiovert 40MAT
3.2.2.4 Xác định độ mài mòn
a) b)
lxxxiv
Hệ số ma sát và cường độ mài mòn được tiến hành đo trên máy TE97 Friction & Wear Demonstrator do hãng Phoenix Tribolog (Anh), sử dụng phần mềm Compend 2000 (hình 3.12) (Phịng thí nghiệm Cơng nghệ cao, Viện Cơ khí năng lượng và mỏ, Tập đồn than khống sản Việt Nam – TKV) và trên một số thiết bị nghiên cứu khác tại Phịng thí nghiệm trọng điểm Cơng nghệ Hàn và Xử lý bề mặt – Viện Nghiên cứu cơ khí.
Phương pháp đo: Pin on Disc (chốt trên đĩa).
Mẫu gồm có thanh trụ (chốt) có kích thước 4 x 20mm được chế tạo từ thép 40CrMo được hóa tốt, thấm nitơ plasma hoặc khơng thấm (hình 3.6) và một đĩa có kích thước 50 x 12mm được chế tạo từ thép C45, nhiệt luyện đạt độ cứng 45 HRC. Máy có thiết bị để giữ cố định chốt theo phương vng góc với bề mặt của đĩa. Đĩa được gắn vào một bộ phận quay với các tốc độ khác nhau, một bộ phận cảm biến lực để đo lực ma sát và một phần mềm máy tính cho phép hiển thị các thơng số, lưu trữ dữ liệu để phân tích. Cường độ mài mòn được xác định trên sự hao hụt khối lượng của mẫu sau khi nhập vào chương trình các thơng số của q trình đo.
Cường độ mài mịn được tính theo cơng thức: M
m
N.S
(g/N.mm) (3.1)
Trong đó: M là sự giảm khối lượng của mẫu trước và sau khi thí
nghiệm (g);
N - tải trọng đặt vào mẫu (N);
S = 2..n.R - quãng đường trượt của mẫu (mm); n - số vòng quay của đĩa (vòng/phút);
lxxxv
3.2.2.5 Nhiễu xạ tia X
Mẫu sau khí thấm được tiến hành xác định cấu trúc lớp thấm bằng nhiễu xạ Rơngen (XRD) bức sóng 1,54056 Å, bước quét 0,030
trên thiết bị Nhiễu xạ X-Ray D500 của hãng Siemens (hình 3.13) (Viện Vật liệu, Trung tâm Khoa học và Công nghệ Quốc gia).
Hình 3.13. Thiết bị Nhiễu xạ Siemens X-Ray D500