II. Công nghệ thấm nitơ thể khí
4.Các quá trình xảy ra khi thấm nitơ thể khí
- Quá trình phân huỷ: là quá trình phân hủy khí thấm NH3, tạo ra nitơ nguyên tử trong môi trường khí động. Các nitơ nguyên tử tạo thành có hoạt tính cao, có khả năng hấp thụ vào bề mặt kim loại.
- Quá trình hấp thụ: nitơ nguyên tử được tạo thành hấp thụ vào bề mặt kim loại. Kết quả của quá trình hấp thụ là tạo nên ở bề mặt lớp nitơ nguyên tử có nồng độ
cao, dẫn đến sự chênh lệch nồng độ giữa bề mặt và trong lõi.
- Quá trình khuếch tán: do có sự chênh lệch nồng độ giữa bề mặt và lõi, nitơ
nguyên tửđược khuếch tán vào trong kim loại tạo thành lớp thấm là dung dịch rắn, pha trung gian, hoặc các hợp chất hoá học. Các pha giàu nitơ chỉ hình thành với nồng độnitơ nguyên tử rất cao.
Ba quá trình phân hủy, hấp thụ và khuếch tán có liên quan mật thiết với nhau và ảnh hưởng đến quá trình thấm. Quá trình nào chậm nhất sẽ quyết định tốc độ
thấm. Nếu quá trình phân hủy xẩy ra nhanh hơn, nitơ nguyên tử hình thành quá nhiều, không kịp hấp thụ và khuếch tán vào trong kim loại, sẽ kết hợp lại thành phân tử mất hết hoạt tính, làm ngăn cản quá trình thấm tiếp theo. Ngược lại, nếu
nitơ nguyên tử hình thành ít quá sẽ không đủ để hấp thụ, tốc độ thấm rất chậm.
Trường hợp tối ưu là tốc độ phân hủy bằng tốc độ hấp thụ.
Tương quan giữa hấp thụ và khuếch tán có ảnh hưởng rất lớn đến việc tạo thành lớp thấm. Khi hấp thụ xẩy ra nhanh hơn khuếch tán, các nguyên tử nitơ hấp thụ vào bề mặt không kịp khuếch tán vào trong kim loại, nên nồng độnitơ ở bề mặt rất cao nhưng chiều sâu lớp thấm lại nhỏ. Ngược lại, trong trường hợp khuếch tán xẩy ra nhanh hơn hấp thụ thì nồng độ nitơ ở lớp bề mặt thấp hơn nhưng chiều sâu lớp khuếch tán lại lớn.