CHƢƠNG 3: THẤM NITƠ VÀ PHỦ PVD – TiN 3.1 Thấm Nitơ
3.1.2. Lý thuyết về Nitơ hoỏ, tổ chức và tớnh chất của lớp thấm Nitơ
Giản đồ pha của Fe-N được nờu trờn hỡnh 3.1. Từ giản đồ của hệ Fe-N ta thấy gồm cú cỏc pha:
- Dung dịch rắn xen kẽ của Nitơ trong -Fe, được gọi là ferớt Nitơ.
- Dung dịch rắn xen kẽ của Nitơ trong -Fe, được gọi là austenớt Nitơ, chỉ tồn tại ở cao hơn 5910
C ; tại nhiệt độ này khi làm nguội phõn hoỏ thành hỗn hợp cựng tớch ( ’).
’- Dung dịch rắn trờn cơ sở của pha xen kẽ Fe4N, là pha rất cứng.
- Dung dịch rắn trờn cơ sở của pha xen kẽ Fe2N, Fe2N ứng với 11,2%N, song pha này tồn tại ngay cả khi lượng nitơ bằng 8%.
Nitơ cũng tạo nờn pha xen kẽ với nhiều kim loại chuyển tiếp: CrN, Cr2N, MnN, TiN, MoN, Mo2N, VN, V2N, WN…
Thấm Nitơ thường tiến hành thấm Nitơ bằng cỏch nung núng chi tiết trong dũng khớ amụniac (NH3) ở nhiệt độ 4800
C 6500C là nhiệt độ mà tại đú nú bị phõn huỷ mạnh nhất theo phản ứng:
2NH3 3H2 + 2N ` Hỡnh 3.1. Giản đồ pha Fe – N
Nitơ nguyờn tử cú hoạt tớnh cao, bị hấp thụ và khuếch tỏn vào bề mặt thộp.
Nếu thấm Nitơ ở nhiệt độ thấp hơn 5910C (nhiệt độ cựng tớch) thỡ ở thời điểm ban đầu trờn bề mặt chi tiết cú dung dịch rắn . Khi đạt được giới hạn bóo hoà, pha bắt đầu tạo thành pha , tiếp tục tăng hàm lượng nitơ sẽ tạo thành pha . Sau khi thấm Nitơ, từ bề mặt vào trong lừi chi tiết cú cỏc pha giàu nitơ, ’ và .
Nếu thấm ở nhiệt độ cao hơn 5910
C thỡ sau khi làm nguội gồm cỏc pha (tớnh lần lượt từ ngoài vào trong) : , ’, cựng tớch ( ’) do phõn hoỏ và (tổ chức của lừi). Độ cứng của lớp thấm chớnh là do cỏc pha xen kẽ Fe2N và Fe4N.
Tổ chức tế vi của lớp thấm Nitơ được trỡnh bày ở hỡnh 3.2. , , , , Hỡnh 3.1. Giản đồ pha Fe – N Hỡnh 3.2. Tổ chức tế vi của lớp thấm
Độ cứng của lớp thấm Nitơ thường cao hơn độ cứng của lớp thấm cacbon và cú thể giữ đến nhiệt độ 6000
C 6500C , trong khi ấy độ cứng cao của lớp thấm cacbon chỉ giữ được đến 2000
C 2250C .
Thấm Nitơ dựng cho cỏc bỏnh răng, xilanh của động cơ lớn, khuụn dập cũng như dụng cụ cắt gọt…