- Nhiệt độ T:
3.4.3.1.Những quỏ trỡnh xảy ra khi húa nhiệt luyện
Thụng thường, khi húa nhiệt luyện người ta đặt chi tiết vào trụng mụi trường (rắn, lỏng, hoặc khớ) cú khả năng phõn húa ra nguyờn tử hoạt của nguyờn tố định khuếch tỏn rồi đun núng chỳng đến nhiệt độ thớch hợp, giữ lõu ở nhiệt độ này để khuếch tỏn cỏc nguyờn tố cần thấm vào chi tiết. cỏc quỏ trỡnh tấm xảy ra theo ba giai đoạn tiếp nhau như sau, phõn hủy, hấp thụ, khuếch tỏn.
a) Phõn hủy
Phõn hủy là quỏ trỡnh phõn tớch phõn tử tạo nờn nguyờn tử hoạt tớnh của nguyờn tố khuếch tỏn. Quỏ trỡnh này xảy ra trong mụi trường húa nhiệt luyện và cỏc nguyờn tử hoạt tớnh được tạo thành cú khả năng khuếch tỏn vào bề mặt kim loại .
Khi thấm cacbon, quỏ trinh phõn hủy xảy ra như sau: 2CO CO2+ Cht
CH4 2H2 + Cht
2NH3 3H2 +Nht
Những nguyờn tử cacbon hoặc nitơ hoạt tớnh sẽ hấp thụ vào bề mặt thộp, sau đú chỳng khuếch vào trong để tạo thành lớp khuếch tỏn.
b) Hấp thụ
Sau khi phõn hủy, cỏc nguyờn tử hoạt được hấp thụ vào bề mặt thộp, sau đú chỳng khuếch vào kim loại cơ sở tạo nờn dung dịch rắn hoặc cỏc pha phức tạp, pha trung gian hoặc cỏc hợp chất húa học.
Kết quả của sự hấp thụ là tạo nờn ở bề mặt thộp lớp cú noàng ủoọ nguyờn tố định khuếch tỏn vào cao, tạo nờn sự chờnh lệch về nồng độ giữa bề mặt và lừi.
c) Khuếch tỏn
Cỏc nguyờn tử hoạt hấp thụ vào lớp bề mặt thộp với nồng ủoọ cao sẽ được khuếch tỏn vào trong tạo thành lớp thấm với chiều sõu nhất định. Nhờ khuếch tỏn lớp thấm được hỡnh thành và nú là cơ sở của húa - nhiệt luyện. Chiều dày lớp khuếch tỏn phụ
thuộc vào nhiệt độ, thời gian và nhiệt độ chất khuếch tỏn ở lớp bề mặt như trỡnh bày ở hỡnh 3.6
Hình 3.6. Sự phụ thuộc của chiều sâu lớp khuếch tán vào nhiệt độ thời gian và nồng độ
: Chiều sâu lớp thấm; t: Nhiệt độ thấm; : Thời gian thấm.
Ngoài những yếu tố nờu trờn, khuếch tỏn cũn phụ thuộc vào pha tạo thành, vớ dụ khi thấm Cacbon, nitơ do tạo thành dung dịch rắn xen kẽ nờn khuếch tỏn sẽ xảy ra nhanh hơn khi thấm kim loại (do tạo thành dung dịch rắn thay thế).
Ba giai đoạn phõn hủy (PH), hấp thụ (HT) và khuếch tỏn (KT) cú liờn quan rất mật thiết với nhau và cú ảnh hưởng đến quỏ trỡnh húa nhiệt luyện. Nếu quỏ trỡnh phõn hủy xảy ra nhanh hơn hấp thụ thỡ những nguyờn tử hoạt tớnh tạo thành khụng hấp thụ kịp sẽ khụng hoạt tớnh nữa, lỳc này nú cản trở sự hấp thụ tiếp theo vỡ thế ảnh hưởng tốc độ quỏ trỡnh. Ngược lại những nguyờn tạo thành khụng đủ để hấp thụ thỡ thời gian húa nhiệt luyện phải kộo dài. Trường hợp tốt nhất là tốc độ phõn hủy bằng tốc độ hấp thụ. Trong thực tế thường gặp hiện tượng trờn bề mặt chi tiết sau khi thấm cacbon cú muội mồ húng, điều này chứng tỏ cỏc nguyờn tử cacbon hoạt tạo thành trong giai đoạn phõn hủy khụng hấp thụ kịp.
Tương quan giữa hấp thụ và khuếch tỏn cú ảnh hưởng rất lớn đến việc tạo thành khuếch tỏn. Khi hấp thụ xảy ra nhanh hơn khuếch tỏn, cỏc nguyờn tử hấp thụ vào bề mặt khụng kịp khuếch tỏn vào trong nờn nồng độ chất khuếch tỏn ở lớp bề mặt rất cao nhưng chiều sõu lớp khuếch tỏn lại nhỏ (đường 1 trờn hỡnh 3.7). Ngược lại trong
Nồng độ (%) Co’ Co ) (mm ) (mm Y= K. 1/2 ) (h Y = K1.e-Q/R.T t0C ) (mm
trường hợp khuếch tỏn nhanh hơn hấp thụ thỡ nồng độ chất khuếch tỏn ở lớp bề mặt thấp nhưng chiều sõu lớp khuếch tỏn lại lớn (đường 2 hỡnh 3.7).
Hình 3.7. ảnh h-ởng của khuếch tán đến nồng độ và chiều sâu lớp thấp.