Chương 4 Xây dựng quy trình công nghệ xử lý nâng cao cơ tính.
4.7. Thấm( thấm nito)
Thấm nito là phương pháp khếch tán nito và bề mặt chi
tiết thép (phần lớn thép là hợp kim) với mục đích tăng độ cứng, tăng tính chống mài mòn và tăng tính chống ăn mòn. Thấm nito còn tạo nên ứng suất nén dư đáng kể ở bề mặt, làm tăng mạnh giới hạn mỏi của chi tiết.
Cơ sở để xác định tổ chức gần đúng (vì trong thép còn có cacbon và một số nguyên tố tạp chất khác) của lớp thấm nito trên thép cacbon là giản đồ Fe – N. Khi nito khếch tán vào sắt ở trên nhiệt độ cùng tích (C), lần lượt có thể tạo ra các pha (tính từ nền sắt): α, γ, γ’ (N), ε, ε + γ’, γ’, cùng tích [ε + γ’], α. Nếu thấm ở nhiệt độ dưới cùng tích, thường chỉ nhận được các pha: ε + γ’, γ’, α, hiếm khi nhận được pha ξ (N). Khi trên bề mặt lớp thấm có xuất hiện pha ε trên bề mặt, bề mặt sẽ trở nên xốp, độ cứng không cao (khoảng 300 HV), song lớp này lại có tác dụng tăng tốc độ thấm do tạo điều kiện thuận lợi cho việc tiếp xúc và khếch tán nito, đồng thời nếu hấp thụ dầu thì làm việc trong điều kiện ma sát mài mòn rất tốt. Để tăng tốc quá trình thấm, người ta thường đưa vào khí thấm một lượng nhỏ các chất ổn định ε như C, O, S (1-2%), tốc độ thâm có thể tăng lên vài lần. Cần cân nhắc khi áp dụng phương pháp này do lớp thấm bề mặt có độ cứng thấp.
Thép dùng thấm nito thường là thép chuyên dùng, nếu dùng thép cacbon thông thường, lớp thấm có nitrit sắt cứng nhưng giòn. Các nguyên tố hợp kim như Cr, Mo, Al tạo nitrit cứng, nhỏ mịn và ít giòn hơn do vậy thép để thấm nito thường được hượp kim hóa bằng các nguyên tố này.
Quá trình thấm được thực hiên trong thiết bị chuyên dụng, đó là thấm nito ion hóa hay thấm nito plasma.
Phương pháp này có nhiều ưu điểm như sử dụng khí nito, không gây ô nhiễm môi trường, nhiệt độ thấm thấp (350 - C), tiêu dụng năng lượng ít, lớp thấm ổn định, tốc độ
thấm đạt 10 – 15µm/h.
Thấm nito được áp dụng cho các chi tiết cần độ cứng cao chịu mài mòn và làm việc ở nhiệt độ cao như dụng cụ cắt, khuôn dập nóng, dập nguội, khuôn đùn ép, bánh răng, trục khuỷu, …