4.3. Kết quả thực nghiệm
4.3.3. Kết quả thực nghiệm với thép 38CrMoA
ảnh hưởng của thời gian đến độ cứng và chiếu sâu lớp thấm ở các nhiệt
độ khác nhau đ−ợc thể hiện trên hình 4.5; 4.6.
Bảng 4.7. Độ cứng và chiều sâu lớp thấm ở 500oC (T1) của thép 38CrMoA
Stt Ký hiệu mẫu Thời gian (h)
Độ cứng (HV)
ChiÒu dÇy líp thấm (àm)
1 90 1 716 7
2 91 3 736 18
3 92 5 731 32
4 93 8 754 56
5 94 10 742 81
Bảng 4.8. Độ cứng và chiều sâu lớp thấm ở 550oC (T2) của thép 38CrMoA
Stt Ký hiệu mẫu Thời gian (h)
Độ cứng (HV)
ChiÒu dÇy líp thấm (àm)
1 95 1 715 11
2 96 3 733 28
3 97 5 739 43
4 98 8 747 65
5 99 10 745 89
Biểu đồ độ cứng của Thép 38CrMoA
690 700 710 720 730 740 750 760
1 3 5 8 10
Thêi gian
Độ cứng
Độ cứng (HV) ở T1
Độ cứng (HV) ở T2
Hình 4.5. ảnh h−ởng của thời gian đến độ cứng ở các nhiệt độ khác nhau của thép 38CrMoA
Biểu đồ chiều sâu lớp thấm của Thép 38CrMoA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 1 3 5 8 1
Thêi gian (h) ChiÒu s©u (mm)
0 Chiều dầy lớp thấm (mm) ở T1
Chiều dầy lớp thấm (mm) ở T2
Hình 4.6. ảnh h−ởng của thời gian đến chiều sâu lớp thấm ở các nhiệt độ khác nhau của thép 38CrMoA
Từ kết quả đạt đ−ợc ta thấy: với thép 38CrMoA Khi nhiệt độ tăng thì chiều sâu lớp thấm tăng.
Khi tăng thời gian thấm thì độ cứng không tăng, chỉ gần một giá trị nào
đó, chiều sâu lớp thấm tăng theo thời gian.
ở 500oC, độ cứng lớn nhất là 754 HV với thời gian thấm là 8 giờ; chiều sâu lớp thấm sau thời gian 10 giờ đạt đ−ợc 81 àm.
ở 550oC, độ cứng lớn nhất là 745 HV với thời gian thấm là 8 giờ; chiều sâu lớp thấm sau thời gian 10 giờ đạt đ−ợc 89 àm.
ảnh 4.15. Tổ chức mẫu thép 20MoCr (200x) (mẫu 001) Mẫu 001: ảnh tổ chức nền thép 20MoCr khi ch−a đ−ợc tôi và ram
ảnh 4.16. Tổ chức nền thép 20MoCr (200x) (mẫu 00)
Mẫu 00: Tổ chức nền thép 20MoCr khi chua thấm nitơ nh−ng đã đ−ợc tôi ở 9500c trong dầu và ram cao ở 6400C với thời gian là 6 giờ.
Độ cứng bề mặt là 386 HV.
Pha γ
Pha α (tổ chức nền)
Pha ε
ảnh 4.17. Tổ chức thép 20MoCr ở chế độ 500oC, 10 giờ (200x) (mẫu 05) Sau thời gian thấm là 10 giờ, nhiệt độ 5000C chiều sâu lớp thấm ta nhận
đ−ợc là 74 àm; độ cứng 582 HV (tăng1,5 lần).
Các pha đ−ợc thể hiện rõ trên ảnh kim t−ơng.
Qua ảnh ta thấy, mặc dù bề mặt không bằng phẳng (do quá trình gia công và xử lý mẫu tr−ớc khi thấm) nh−ng vẫn nhận đ−ợc một lớp thấm bao phủ kín bề mặt mẫu và đồng đều.
Pha ε
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ
ảnh 4.18. Tổ chức thép 20MoCr ở chế độ 550oC, 8 giờ (200x) (mẫu 09)
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ Pha ε
ảnh 4.19. Tổ chức thép 20MoCr ở chế độ 600oC, 8 giờ (200x) (mẫu 14)
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ Pha ε
ảnh 4.20. Tổ chức thép C45 ở chế độ 500oC, 3 giờ (200x) (mẫu 102) Mẫu 102 với thời gian thấm ngắn, chiều dầy lớp thấm mỏng nh−ng lớp thấm vẫn bao phủ đ−ợc toàn bộ bề mặt mẫu.
Sau thời gian thấm là 3 giờ, chiều dầy lớp thấm là 12 àm, độ cứng tăng từ 237 HV lên 287 HV.
Mặc dù chiều dầy lớp thấm mỏng nh−ng ta vẫn thấy đ−ợc do các pha trên ảnh kim t−ơng.
ảnh 4.21. Tổ chức thép C45 ở chế độ 550oC, 5 giờ (200x) (mẫu 108)
Pha ε
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ
ảnh 4.22. Tổ chức thép C45 ở chế độ 600oC, 5 giờ (200x) (mẫu 113)
Pha ε
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ
ảnh 4.23. Tổ chức thép 38CrMoA ở chế độ 500oC, 10 giờ (200x) (mẫu 94) Pha ε
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ
Pha ε (tổ chức lớp thấm)
ảnh 4.24. Tổ chức thép 38CrMoA ở chế độ 550oC, 8 giờ (200x) (mẫu 98)
Pha ε
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ
ảnh 4.25.Tổ chức mẫu 003 (mẫu tham khảo)
Mẫu 003: thép 20MoCr ch−a qua hoá tốt, thời gian thấm 8 giờ, nhiệt độ thấm 6000C. Các pha đ−ợc thể hiên ra trên ảnh kim t−ơng.
Mẫu 004: tổ chức nền thép 38CrMoA khi ch−a đ−ợc tôi và ram.
Mẫu 009: tổ chức thép 38CrMoA đ−ợc thấm nitơ ở nhiệt độ 6000C, thời gian 5 giờ khi mẫu ch−a đ−ợc hoá tốt (tôi và ram).
Độ cứng của thép 38CrMoA đã đ−ợc hoá tốt nh−ng ch−a đ−ợc thấm là 561 HV.
ảnh 4.26.Tổ chức mẫu 004 (mẫu tham khảo)
Pha α (tổ chức nền)
Pha γ Pha ε
ảnh 4.27.Tổ chức mẫu 009 (mẫu tham khảo) Tóm lại:
- ở 5000C với áp suất khí nh− nhau, mẫu đã đ−ợc hoá tốt cùng chế độ thì:
Thép C45 có độ cứng lớn nhất là 302 HV (mẫu 104), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 78 àm (mẫu 105).
Thép 20MoCr có độ cứng lớn nhất là 582 HV (mẫu 05), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 74 àm (mẫu 05).
Thép 38CrMo có độ cứng lớn nhất là 754 HV (mẫu 93), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 81 àm (mẫu 94).
- ở 5500C với áp suất khí nh− nhau, mẫu đã đ−ợc hoá tốt cùng chế độ thì:
Thép C45 có độ cứng lớn nhất là 301 HV (mẫu 110), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 86 àm (mẫu 110).
Thép 20MoCr có độ cứng lớn nhất là 461 HV (mẫu 10), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 88 àm (mẫu 10).
Thép 38CrMo có độ cứng lớn nhất là 745 HV (mẫu 98), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 89 àm (mẫu 99).
- ở 6000C với áp suất khí nh− nhau, mẫu đã đ−ợc hoá tốt cùng chế độ thì:
Thép C45 có độ cứng lớn nhất là 279 HV (mẫu 113), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 106 àm (mẫu 115).
Thép 20MoCr có độ cứng lớn nhất là 439 HV (mẫu 14), chiều sâu lớp thấm lớn nhất là 88 àm (mẫu 15).
Qua đây ta thấy, với mỗi loại vật liệu khi cần thấm nitơ thì cần phải có nghiên cứu thực nghiệm để tìm ra đ−ợc chế độ thấm hợp lý.
Muốn tìm ra đ−ợc chế độ thấm tối −u nhất thiết phải thí nghiệm theo quy hoạch hoá thực nghiệm và sau đó giải bài toán tương quan hồi quy để tìm
đ−ợc chế độ thấm tối −u.
kết luận và đề nghị