3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc điểm cấu tạo lớp thấm
Trên hình 1 là cấu tạo đặc trưng của các lớp thấm trên thép SKD61 và SKD11.
Có thể thấy rằng, trong tất cả các trường hợp lớp thấm chứa dải trắng liên tục trên bề mặt rất mỏng, không quá (10-12) μm. Trong nền thép SKD61 vẫn giữ được tổ chức có dạng mactenxit ram và các cacbit dư M6C hạt mịn chưa hoà tan hết khi tôi. Đối với thép SKD11 các hạt trắng thô chủ yếu là cacbit M7C3 không hoà tan khi tôi và một phần là cacbit hai [4]. Các pha hoá bền là cacboni- trit, tạo dải ở bề mặt và phân bố gián đoạn ở dạng hạt khi tiến sâu vào lõi thép. Cuối cùng là lớp dung dịch rắn của N, C trong ferit tiếp giáp với nền thép.
 |
 |
| Hình 2. Giản đồ nhiễu xạ rơngen trên lớp thấm của thép SKD11(520°C) |
Phân tích giản đồ nhiễu xạ rơngen cho phép kết luận rằng thành phần của các pha hoá bền chính là các nitrit, cacbit và cacbonitrit. Trên hình 2 là giản đồ nhiễu xạ rơngen của lớp thấm C- N trên thép SKD11 với chế độ thấm 520°C, 2 h. Thấy khá rõ đỉnh của các pha Cr1.75V0.25N2, VN, Fe2(C,N), V8C7, Mo2C, Fe4(C,N),… Các nguyên tố hợp kim như Mo, V tuy có hàm lượng không lớn trong thép song có ái lực lớn với N nên vẫn tạo thành các nitrit hoặc cacbonitrit độc lập. Đây là các pha hoá bền có vai trò làm tăng mạnh độ cứng của lớp thấm. Độ cứng của lớp thấm giảm dần từ bề mặt vào sâu trong lõi thép. Giá trị độ cứng sát bề mặt thép SKD61 đạt tới khoảng (800- 900) HV, tương đương (64-67) HRC (hình 3a). Đối với thép SKD11 giá trị độ cứng sát bề mặt có thể đạt tới (900-950) HV, tương đương (67-69) HRC (hình 3b).
 |
| Hình 3 a. Phân bố độ cứng của thép SKD61 sau khi thấm C-N |
Dưới “lớp trắng”, độ cứng có xu hướng giảm dần liên tục. Đây là kết quả của sự phân bố tản mạn các pha hoá bền nitrit và cacboni- trit như đã nêu trên. Sự giảm dần đều đặn của độ cứng trong lớp thấm tạo nên trạng thái ứng suất nén dư ở bề mặt khuôn. ứng suất nén ở đây được tạo thành do thể tích riêng của tổ chức vật liệu tại lớp thấm cao hơn phần trong lõi. Điều đó có tác dụng làm tăng độ bền mỏi cho vật liệu, dẫn đến nâng cao tuổi thọ dụng cụ [5].
[symple_column size=”one-half” position=”first”]
 |
| Hình 3b. Phân bố độ cứng trên thép SKD11 sau khi thấm C-N |
[/symple_column][symple_column size=”one-half” position=”last”]
 |
| Hình 4. Các hạt cacbonitrit trong lớp thấm |
[/symple_column][symple_clear_floats]
Từ hình 3a và 3b thấy rằng, nhiệt độ và thời gian thấm chủ yếu ảnh hưởng đến chiều sâu lớp thấm mà không có tác động đến sự phân bố độ cứng của lớp thấm. Chiều sâu lớp thấm được đo bằng khoảng cách từ bề mặt đến vị trí mà độ cứng không cao hơn trong lõi thép. Cách xác định chiều sâu lớp thấm như vậy xuất phát từ quan điểm cho rằng, có sự thay đổi độ cứng là do sự có mặt của các nguyên tử N, C khuếch tán vào thép. Đối với lớp thấm cacbon còn có thể xác định chiều sâu lớp thấm bằng khoảng cách từ bề mặt đến điểm có độ cứng 50 HRC.
