Ảnh hưởng của quá trình xử lý nhiệt và bề mặt trước thấm đến khả năng thấm nitơ cho thép không gỉ SUS420
NGUYỄN VĂN THÀNH
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội
Trung tâm Quang điện tử, Viện ứng dụng công nghệ, số 25 Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội
NGUYỄN THỊ NGỌC LINH
Trung tâm Thử nghiệm kiểm định – Tự động hóa, Viện Cơ khí năng lượng-mỏ – VINACOMIN, số 565 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
PHẠM HOÀNG ANH
Department of Physics and Materials Science, Shimane University, Matsue, Shimane 690-8504, Japan
TRỊNH VĂN TRUNG
Viện Khoa học và Kỹ thuật vật liệu, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, số 1 Đại cồ Việt, Hà Nội
*Email: trung.trinhvan@hust.edu.vn
Ngày nhận bài: 24/7/2021, Ngày duyệt đăng: 12/10/2021
TÓM TẮT
Thép không gỉ SUS420 ở trạng thái cung cấp được ủ ở nhiệt độ 880 °c trong 1 h và tôi ở nhiệt độ 1040 °c trong 30 phút, tiếp đến là ram ở 530 °c trong 1 h. Bề mặt mẫu sau khi ram được tạo các độ nhám khác nhau bằng phương pháp mài cơ học. Các mẫu ở các trạng thái ủ, tôi, ram và các mẫu ram có các độ nhám khác nhau được thấm nitơ thể khí với chất thấm là NH3 ở nhiệt độ thấm 520 °c trong thời gian 5 h. Tổ chức tế vi và cơ tính của thép SUS420 trước và sau các quá trình xử lý nhiệt và bề mặt được khảo sát bằng hiển vi quang học, hiển vi điện tử quét, nhiễu xạ Rơnghen và đo độ cứng tế vi. Các kết quả nghiên cứu cho thấy mẫu trước thấm nếu không được xử lý lớp ôxit tự nhiên trên bề mặt thì rất khó thấm hoặc thậm chi không thấm được. Mầu ở trạng thái ủ cho chiều sâu lớp thấm dày nhất nhưng độ cứng bề mặt thấp. Trạng thái mẫu sau tôi, ram đem thấm sẽ có chiều sâu lớp thấm mỏng nhưng độ cứng cao hơn. Độ cứng từ trạng thái cung cấp (333 HV) giảm khi ủ (181 HV) và sau đó được nâng lên khi tôi (632 HV) tiếp đến là ram (560 HV) sau cùng là thấm N (> 1000 HV). Các mẫu sau khi thấm đều thấy sự xuất hiện của CrN nhỏ mịn có mặt trong lớp thấm, ở trạng thái ủ và thấm nitơ thì chiều dày lớp thấm đạt được giá trị lớn nhất là (125 ụm), sau đó đến tôi và ram. Mầu có độ nhám càng thấp (tức là độ nhẵn bóng cao) thì độ cứng càng cao. Chiều dày lớp thấm có xu hướng tăng lên khi độ nhám giảm đi.
Từ khóa: thấm nitơ thể khí, thép không gỉ SUS420, độ nhám.
ABSTRACT
As-supplied SUS420 stainless steel was annealed at 880 °C for1 h and quenched (1040 °c, 30 min), followed by tempering at 530 °c for 1 h. The sample surface after tempering was polished with different roughness levels by mechanical grinding. Samples in the states of as-annealed, as-quenched and as-tempered samples as well as ground tempered ones with different surface roughness were gas nitrided with NH3 gas at 520 °c for 5 h. The microstructure and mechanical properties of SUS420 steel before and after the heat and surface treatments were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction, and micro-hardness testing. The results show that if the natural oxide layer on the surface of the SUS420 samples was not removed, the nitriding process was very difficult or even imposible. The annealed steel gave the highest nitriding depth but low surface hardness. The samples after quenching and/or tempering had lower nitriding depth but higher hardness. The surface hardness of the as-supplied steel (333 HV) decreased with annealing (181 HV). After quenching, tempering, and gas nitriding, the values were 632, 560 and > 1000 HV, respectively. The samples after nitriding showed the appearance of fine CrN phase in the nitrided layer. The highest nitriding depth (125 pm) was obtained for the annealed samples, and subsequently decreased for the quenched samples and tempered samples. The lower the roughness of the sample, the higher is the hardness. The nitrided layer thickness tended to increase as the roughness decreased.
Keywords: gas nitriding, SUS420 stainless steel, roughness.
Page: 19 – 24
RESEARCH
Get article
