Khái niệm.
Thấm các bon là quá trình làm bão hịa (thẩm thấu, khuyếch tán) các bon vào bề mặt của thép các bon thấp (khoảng 0,1 ÷ 0,25 %C) qể tiếp theo tơi và ram thấp sẽ nhận được bề mặt (với hàm lượng các bon cao) cĩ độ cứng cao, cịn lõi (cĩ hàm lượng các bon thấp) vẫn dẻo, dai. Thép dùng để thấm các bon thường là loại thép các bon thấp và thép hợp kim cĩ thành phần các bon thấp (C ≤ 0,3%). Sau khi thấm lớp bề mặt cĩ nồng độ các bon khoảng 0,8 ÷ 1,0%.
Nhiệt độ dùng để thấm các bon được xác định sao cho tại đĩ thép cĩ tổ chức hồn tồn austenít, vì tổ chức này cĩ khả năng hịa tan nhiều các bon.
Thời gian thấm các bon phụ thuộc chủ yếu vào chiều dầy của lớp cần thấm, nhiệt độ thấm và mơi trường thấm. Nhiệt độ thấm càng cao, thời gian thấm càng ngắn. Mơi trường thấm khác nhau thì thời gian thấm cũng sẽ khác nhau.
Thấm trong mơi trường lỏng thời gian thấm ngắn nhất và thấm trong mơi trường rắn thời gian thấm sẽ dài nhất. Thấm các bon thường tiến hành ở thể rắn, thể lỏng và thể khí. Trong đĩ thể rắn được sử dụng rộng rãi nhất dù thời gian thấm dài, nhưng đơn giản và cĩ tính kinh tế cao.
Thấm các bon ở thể rắn.
Thấm các bon ở thể rắn là quá trình bão hịa (thẩm thấu, khuyếch tán) các bon vào bề mặt chi tiết trong mơi trường rắn.
Chất thấm các bon trong mơi trường rắn là hỗn hợp của than gỗ với chất xúc tác và một số chất phụ khác. Nhờ các chất xúc tác quá trình thấm các bon thực hiện nhanh hơn.
Thấm các bon gồm các bước sau:
− Làm sạch chi tiết khỏi dầu, mỡ và các chất bẩn khác
− Chuẩn bị chất thấm
− Chuẩn bị hộp thấm
− Ðĩng hộp
Chi tiết thấm các bon được đặt trong hộp, xung quanh phủ chất thấm, xếp chi tiết vào hộp theo trình tự sau: đĩng hộp rải một lớp chất thấm khoảng 20 ÷ 30mm, sau đĩ xếp một lớp chi tiết sao cho khoảng cách giữa các chi tiết và khoảng cách từ chi tiết đến thành hộp cũng là 20 ÷ 30mm. Cuối cùng rải một lớp chất thấm chiều dày như trên và đậy kín nắp như hình vẽ 4.14.
Hình 4.14 Xếp chi tiết thấm cácbon ở thể rắn
Nhiệt độ thấm chọn trong khoảng 930 ÷ 9500C.
Thời gian thấm phụ thuộc vào chiều dày lớp thấm. Thời gian thấm các bon ở thể rắn cĩ thể chọn theo kinh nghiệm hoặc tra trong các sổ tay nhiệt luyện.
Thấm các bon ở thể rắn cĩ ưu điểm là đơn giản, chất thấm dễ tìm, thao tác dễ dàng và thích hợp cho mọi cơ sở sản xuất.
Hỗn hợp thấm Chi tiết thấm Hộp thấm C
Nhược điểm của nĩ là chất lượng thấm khơng đều, thao tác nặng nhọc và tốn nhiều thời gian. Vì vậy muốn bảo đảm chất lượng cao người ta thường thấm các bon ở thể khí hoặc thể lỏng.
4.3.2.2 Thấm nitơ.
Thấm nitơ là phương pháp nhiệt luyện làm bão hịa (thẩm thấu, khuyếch tán) ni tơ vào bề mặt thép nhằm tăng độ cứng, tính chống mài mịn, tăng độ bền mỏi và tăng khả năng chống ăn mịn trong các mơi trường khơng khí, hơi nước, v.v.
Ðộ cứng của lớp thấm nitơ thường cao hơn độ cứng của lớp thấm các bon và cĩ thể giữ được ở nhiệt độ cao đến 600 ÷ 6500C. Thấm ni tơ dùng cho các bánh răng, xi lanh của động cơ lớn, khuơn dập cũng như dụng cụ cắt gọt v.v.
Thấm ni tơ chỉ tiến hành ở thể khí.
Thời gian thấm nitơ dài mà chiều dày lớp thấm lại nhỏ là do quá trình thấm ở nhiệt độ thấp, tốc độ thấm ni tơ nhỏ hơn tốc độ thấm các bon 10 lần.
Sau khi thấm nitơ khơng cần phải tơi và ram vì lớp thấm mỏng, nhiệt độ thấm lại thấp hơn nhiệt độ ram nên khơng làm giảm cơ tính của chi tiết thấm.