Môlipđen là nguyên tố tạo cacbit mạnh nhưng vì là nguyên tố có trọng lượng và đường kính nguyên tử lớn, tốc độ khuếch tán của Mo trong austenit nhỏ hơn 105 lần so với tốc độ khuếch tán của cacbon [2], mặt khác môlipđen chỉ tạo cácbit kép (FeMo)3C, lượng nguyên tử trong một ô mạng rất lớn, khó di chuyển, phải thấm với một thời gian rất dài mới tạo thành cacbit và nitơrit môlipđen.Vì vậy môlipđen chủ yếu nằm trong austenit. Không những thế nó còn gây xô lệch mạng austenit, gây khó khăn cho các nguyên tố hợp kim khác khuếch tán tạo cácbit và nitơrit, giữ các nguyên tố đó trong austenit, giảm tốc độ tôi tới hạn, hạ thấp điểm Md, làm ổn định austenit, tăng lượng austenit dư. Thép chứa các nguyên tố như Mo, Ni có lượng austenit dư cao, gia công lạnh có tác dụng tăng độ cứng cho các loại thép này.
1.2.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ thấm C-N tới lượng austenit dư
Rất khó xác định vì xử lý ở nhiệt độ cao, một mặt austenit ổn định nên austenit dư tăng, nhưng mặt khác tại nhiệt độ cao, hàm lượng nitơ trong lớp thấm giảm lại làm giảm austenit dư [4].
2. Thực nghiệm
Thực nghiệm được thực hiện tại xưởng Nhiệt luyện, Đại học Bách khoa Hà Nội. Tiến hành thấm cho các loại thép 20XM, 20XΓT, SCM420. Nhiệt độ thấm 840°C, thời gian thấm là 3 giờ, thành phần khí thấm bao gồm gas công nghiệp VN, khí CO2, NH3 và khí N2. Các thí nghiệm gia công lạnh được thực hiện trong các tủ lạnh sâu, khoa Công nghệ hoá hoc, ĐHBK Hà Nội. Độ cứng tế vi trong lớp thấm được đo trên máy Duramin Struer của hãng Redorevre Denmark, tải trọng 100 g. Giá trị độ cứng khi đo là Vicker, sau đó máy tự chuyển đổi sang HRC. Tổ chức tế vi được quan sát dưới kính hiển vi Axivert 25 và Axivert 100 do hãng Carl Zeiss Goettingen sản xuất.
Thực hiện gia công lạnh cho thép 20XM và 20XΓT qua thấm C-N ở 850°C thời gian là 1,5 h; tôi trực tiếp trong dầu nóng. Chế độ lạnh sâu và thời gian thực hiện như sau:
– Nhiệt độ lạnh: T = -76°C, thời gian giữ lạnh: 90 phút.
– Nhiệt độ lạnh: T = -20°C, thời gian giữ lạnh: 20 phút; 40 phút; 60 phút.
Thành phần thép xem bảng 1.
| Thép | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
| 20XM | 0,2020 | 0,2261 | 0,7856 | 0,0158 | 0,0130 | 1,1864 | 0,0418 | 0,1651 |
| SCM420 | 0,1858 | 0,2698 | 0,6549 | 0,0150 | 0,0149 | 1,228 | 0,0834 | 0,1536 |
| 20XΓT | 0,17-0,23 | 0,17-0,37 | 0,08 | 0,035 | 0,035 | 1,00-1,35 | 0,3 | – |
3. Kết quả và thảo luận
3.1. Sự thay đổi tổ chức tế vi
Từ ảnh tổ chức tế vi của mẫu thép trước khi gia công lạnh (hình 2) có thể quan sát thấy kim mactenxit và một lượng khá lớn austenit dư màu sáng. Sau khi gia công lạnh ở nhiệt độ -76°C trong 90 ph, tổ chức mẫu thép 20XM thay đổi, trở nên nhỏ mịn hơn và lượng pha màu sáng giảm (hình 3).
Hình 2 và 3
