Nhận xét:
– Quy trình thấm 1 cấp đơn giản, áp dụng thích hợp cho khuôn cũ, để tạo ra lớp nitơrit mỏng, có độ cứng cao, bù lại phần bề mặt bị mài mòn trong quá trình đùn ép. Thấm lại chỉ bổ xung nitơ cho lớp bề mặt bị mài mòn, không cần giai đoạn khuếch tán để phân bố hài hoà nitơ từ ngoài vào trong
Chiều dày lớp thấm : 100-150μm
Hình 3. Tổ chức lớp thấm trên khuôn mới (x500)
– Quy trình thấm 2 cấp áp dụng cho khuôn mới. Khi thấm lần đầu, nitơ tập trung trên bề mặt sẽ được khuếch tán sâu vào trong nhờ thế độ cứng giảm dần từ ngoài vào. Lớp thấm ít bị bong tróc khi làm việc.
– Giảm độ phân huỷ nhiệt của NH3 xuống dưới 55% (thấm 1 cấp), dưới 50% (thấm 2 cấp) lớp thấm sẽ cứng hơn (trên 65 HRC) dễ nứt vỡ vì quá cứng so với nền
3.2. Khảo sát tổ chức và tính chất khi thấm ở 540°C
Khi thấm ở nhiệt độ 540°C vẫn nhận được lớp thấm có độ cứng đồng đều, thích hợp: độ cứng bề mặt (62÷64) HRC giảm dần từ ngoài vào. Kết quả đo độ cứng trong lõi cho thấy độ cứng đã bị giảm xuống dưới giới hạn cho phép (bảng 2)
Bảng 2. Sự thay đổi độ cứng từ ngoài vào
Độ cứng trong lõi không còn đáp ứng yêu cầu làm việc của khuôn (thấp hơn yêu cầu 14 HRC). Chiều dày lớp thấm trên 200 μm
3.3. Khảo sát tổ chức lớp thấm của khuôn thấm lại nitơ
Một số khuôn đùn ép được phục hồi bằng cách thấm lại nhiều lần (từ 3 đến 10 lần). Mỗi chu kỳ chịu nhiệt (kể cả thời gian thấm và thời gian đùn ép) khoảng 10 giờ. Rõ ràng độ cứng của lõi đã xuống quá thấp so với yêu cầu (bảng 3).
| HV | 823 | 723 | 599 | 830 | 355 | 355 |
| HRC | 647 | 61,1 | 52,2 | 38,6 | 36,1 | 36,1 |
| Khoảng cách tới bề mặt μm | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 |
Bảng 3. Phân bố độ cứng từ bề mặt vào lõi của khuôn thấm 5 lần
Tương tự như các mẫu thấm ở nhiệt độ cao (540°C) đã khảo sát ở trên, các mẫu sau khi thấm lại nhiều lần độ cứng trong lõi thấp dần đi (chỉ còn khoảng 36 đến 40 HRC, thấp hơn 10 HRC so với yêu cầu). Khuôn có lõi quá mềm tuổi thọ bị giảm sút. Khi làm việc nền mềm dễ bị biến dạng thậm chí bị vặn trong khi lớp thấm cứng trên bề mặt kém biến dạng sẽ bị bị bong, nứt vỡ.
Kết quả nghiên cứu các mẫu được thấm lại nhiều lần cho thấy sau mỗi lần thấm, nitơ lại khuếch tán sâu thêm vào trong. Chiều dày lớp thấm dần trở nên quá lớn (ví dụ khuôn của nhà máy Nhôm Đông Anh, sau 5 lần thấm, khuôn bị vỡ khi đang vận hành, chiều dày lớp thấm lên tới 295 μm trong khi chiếu dày lớp thấm nitơ cho khuôn chỉ nên tối đa là 200μm). Chiều dày lớp thấm quá lớn dễ dẫn đến bong tróc lớp thấm. Sau nhiều lần thấm lại tổ chức lớp thấm bị thô hơn do hiện tượng tích tụ nitơrit (hình 4).
Quan sát lớp thấm với độ phóng đại lớn (500 lần) có thể nhận thấy trong lớp thấm các nitơrit tiết rất nhiều, dưới dạng hình que. Các nitơrit này phân bố dày đặc trong vùng cách bề mặt khoảng 50μm.
Hình 4. Tổ chức lớp thấm có tích tụ nitơrit (x500)
Nếu khuôn mới được tôi và ram ở nhiệt độ thích hợp, được thấm nitơ ở nhiệt độ 530°C (theo công nghệ 2 cấp) sẽ đạt được tính cứng nóng cao, phân bố độ cứng hài hòa. Những khuôn được chuẩn bị như vậy khi làm việc ở nhiệt độ đùn ép nhiều giờ hoặc thấm lại nhiều lần, độ cứng lõi hầu như không giảm.
