Tóm tắt luận án tiến sĩ nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố chính nhằm ổn định công nghệ thấm nitơ thể khí lên một số loại thép thông dụng ở việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Nguyễn Ngọc Minh

NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC YẾU TỐ
CHÍNH NHẰM ỔN ĐỊNH CƠNG NGHỆ THẤM
NITƠ THỂ KHÍ LÊN MỘT SỐ LOẠI THÉP
THÔNG DỤNG Ở VIỆT NAM
Chuyên ngành: Kim loại học
Mã số: 62440129

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT LIỆU

Hà Nội – 2015


Cơng trình được hồn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. Nguyễn Văn Tư
TS. Nguyễn Văn Hiển

Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ
cấp Trường họp ..tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi…….giờ, ngày.…..tháng…...năm…..

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
2


MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của luận án:
Thấm nitơ thể khí là một cơng nghệ hóa nhiệt luyện đang được ứng
dụng khá phổ biến và rộng rãi trên thế giới nhờ tạo ra được lớp bề mặt
có độ cứng cao chịu mài mịn trong khi chi phí giá thành thấp và dễ áp
dụng hơn các loại hình cơng nghệ khác. Với lịch sử hơn 100 năm phát
triển, ở những thập niên cuối của thế kỷ 20, loại hình cơng nghệ này
dường như bị đẩy vào quên lãng khi mà một số công nghệ xử lý bề mặt
tiên tiến khác xuất hiện và tưởng chừng có thể thay thế mãi mãi cơng
nghệ thấm nitơ thể khí thì trong khoảng gần 10 năm trở lại đây, trung
bình hàng năm ln có ít nhất từ 1 đến 2 nghiên cứu chuyên sâu về
công nghệ thấm nitơ thể khí được cơng bố tại các nước phát triển như
Cộng hòa liên bang Đức, Cộng hòa pháp, Hợp chủng quốc Hoa kỳ,
Nhật bản….Điều này chứng tỏ công nghệ thấm nitơ thể khí vẫn cịn rất
nhiều tiềm năng cần tiếp tục khám phá và ứng dụng.
Ở Việt Nam, hiện tại cơng nghệ thấm nitơ thể khí vẫn là loại hình
được ứng dụng rộng rãi nhất so với cơng nghệ thấm nitơ thể lỏng và
plasma. Tuy nhiên, qua đi sâu vào khảo sát tính hình áp dụng cơng
nghệ này trong các nhà máy sản xuất quy mô công nghiệp, đặc biệt là
tại các cơ sở sản xuất tư nhân thì nhìn chung đều bộ lộ cịn khá nhiều
bất cập trong việc làm chủ hồn tồn cơng nghệ. Ở một vài nơi nhập
khẩu thiết bị đồng bộ có đi kèm với nó là cơng nghệ cố định cho từng
nhóm chi tiết nhất định. Trong quá trình làm việc do số lượng và chủng
loại chi tiết không ổn định nên thường làm thay đổi thể tích rỗng của

buồng thấm, qua đó làm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng lớp thấm
trên bề mặt thép. Cá biệt có một vài nơi, do số lượng chi tiết cần thấm
q ít, do đó để duy trì được thể tích rỗng của buồng thấm theo thiết kế
của cơng nghệ đi kèm, người vận hành cịn để cả sắt thép vụn vào
buồng thấm cùng với chi tiết.
Chủng loại mác thép được sử dụng trong việc áp dụng cơng nghệ
thấm nitơ thể khí tại Việt nam cũng rất đa dạng. Những mác thép
cacbon thấp như C20, 20CrMo thường được sử dụng trong chế tạo các
chi tiết của xe đạp như may ơ, chốt xích đến các mác thép nhiệt luyện
hóa tốt như SKD61 trong chế tạo các loại khn dập nóng, khn đùn
ép…. Để tìm được chế độ thấm thích hợp nhất cho từng mác thép,
người thực hiện thường phải tiến hành khảo sát cụ thể ở rất nhiều chế
độ để tìm ra thơng số tối ưu. Việc làm này gây lãng phí rất nhiều thời
gian, cơng sức và làm tăng chi phí trên mỗi đầu sản phẩm. Ở thời điểm
hiện tại, khí thấm sử dụng thường hồn tồn là NH3 nên khi có u cầu
nâng cao độ cứng lớp thấm thì biện pháp phổ biến vẫn là đưa thêm lưu
3


lượng khí cung cấp để làm tăng thế thấm của mơi trường. Biện pháp
này tuy có cải thiện được độ cứng lớp bề mặt tuy nhiên lại lại gây ra
lãng phí một lượng lớn nguồn khí thấm khá lớn và ơ nhiễm mơi trường.
Vì lý do đó, luận án thực hiện nghiên cứu để khắc phục các nhược
điểm trên. Việc xác định và chọn ra các thông số công nghệ thấm hợp
lý cho từng chủng loại mác thép là công việc mà từ trước đến này chưa
có một nghiên cứu hoàn chỉnh nào thực hiện tại Việt nam. Các kết quả
nghiên cứu dự định áp dụng tại Công ty FC Hịa Lạc.
Mục đích của đề tài luận án:
Làm rõ mức độ ảnh hưởng của các yếu tố cơng nghệ chính như nhiệt
độ, thời gian lưu khí và thành phần khí thấm đến chất lượng lớp thấm.

Qua đó lựa chọn được các thông số công nghệ ổn định áp dụng cho một
số chủng loại mác thép thông dụng tại Việt nam như C20, 20CrMo,
30CrNi2MoVA và SKD61.
Ý nghĩa khoa học của đề tài luận án:
- Xác định được ảnh hưởng của cấu trúc thép ban đầu đến sự hình
thành lớp thấm nitơ thể khí:
+ Sự hình thành lớp thấm trên bề mặt thép đều khẳng định cơ chế
khuếch tán nitơ theo biên hạt luôn chiếm ưu thế trong khoảng nhiệt độ
thấm thực nghiệm.
+ Lớp thấm phát triển trên tổ chức thép sau thường hóa chính là sự
phát triển mở rộng và xâm lấn của biên hạt. Các nguyên tố hợp kim
(nếu có) sẽ khuếch tán vào biên hạt và sự hình thành các nitơrit hợp
kim chính là sự thay thế của chúng trong các nitơrit sắt.
+ Với thép sau nhiệt luyện hóa tốt, các nitơrit hợp kim hình thành là
nhờ sự thay thế dần cácbon trong cácbit bởi các nguyên tử nitơ hấp thụ
vào từ bề mặt thép.
- Đánh giá được mối quan hệ phụ thuộc giữa hệ số truyền chất với nhiệt
độ và thế thấm, từ đó xác định được vùng nhiệt độ và mức độ phân hủy
nhiệt NH3 hợp lý cho từng chủng loại thép thấm.
- Luận án đã làm rõ được mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ thấm, thời
gian lưu và thành phần khí thấm đến chất lượng lớp thấm nhận được.
- Xác định được các thông số công nghệ tối ưu áp dụng cho một số
chủng loại thép. Ngồi việc góp phần cải thiện chất lượng lớp thấm, kết
quả cịn có ý nghĩa trong việc góp phần hạ giá thành sản phẩm.
Phƣơng pháp nghiên cứu:
- Tập hợp tài liệu về thấm nitơ trong và ngoài nước.
- Sử dụng các thiết bị cơng nghệ: lị nhiệt luyện và lị thấm nitơ và thiết
bị sensơ hydro để kiểm sốt mức độ phân hủy NH3.
4

- Sử dụng phương pháp xác định hệ số truyền chất để xác lập mức độ
ảnh hưởng của nhiệt độ và thế thấm đến hệ số truyền.
- Sử dụng các phương pháp nghiên cứu hiện đại: Quang học, EDX,
SEM, Mapping, Rơnghen và phân bố độ cứng để phân tích tổ chức.
Những điểm mới của luận án:
- Xây dựng được mô hình phát triển lớp thấm nitơ đối với thép sau
thường hóa (C20) và sau nhiệt luyện hóa tốt (SKD61). Qua đó làm rõ
thêm về ảnh hưởng của nguyên tố hợp kim và của tổ chức thép ban đầu
đến sự hình thành và phát triển lớp thấm
- Xây dựng được mối quan hệ phụ thuộc giữa thế nitơ với tổ chức, tính
chất của lớp thấm nhận được đối với các loại thép nghiên cứu ở chế độ
nhiệt luyện thường áp dụng trong thực tế
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số công nghệ: nhiệt độ thấm,
thời gian lưu, thời gian thấm, thành phần thép đến thế thấm nitơ. Qua
đó xác định được các vùng thơng số cơng nghệ thích hợp cho từng
chủng loại thép thấm.
CHƢƠNG 1: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG
CƠNG NGHỆ THẤM NITƠ
1.1. Cơng nghệ thấm nitơ trên thế giới và tại Việt Nam
Dựa vào công bố khoa học trên thế giới và khảo sát tại một số khu
vực miền Bắc VN.
1.1.1. Công nghệ thấm nitơ trên thế giới
Trên thế giới có 3 loại hình cơng nghệ thấm nitơ: cơng nghệ thấm thể
khí, cơng nghệ thấm thể lỏng và công nghệ thấm plasma.
1.1.2. Công nghệ thấm nitơ tại Việt nam
Tại Việt nam, công nghệ thấm nitơ được áp dụng phổ biến nhất, được
áp dụng từ những nhà máy quy mô công nghiệp đến cả các cơ sở sản
xuất tư nhân.
1.2. Các phƣơng pháp thấm nitơ

1.2.1. Phƣơng pháp thấm nitơ thể khí
Sử dụng NH3 như nguồn cung cấp nitơ ngun tử hoạt tính để hình
thành lớp thấm.
1.2.2 Phƣơng pháp thấm nitơ thể lỏng
Sử dụng hỗn hợp các muối nóng chảy gồm: muối xianat hoặc xyanua
của kim loại kiềm như NaCN, KCN, NaCNO và KCNO
1.2.3. Phƣơng pháp thấm nitơ plasma
Nhờ áp dụng các biện pháp điều khiển hiện tượng phóng điện phát
quang trong chân khơng để làm nguồn tạo ra nitơ nguyên tử tính.
1.3. Ƣu và nhƣợc điểm các loại hình cơng nghệ
5


Cơng nghệ thấm nitơ thể khí khó áp dụng với thép cácbon và thép
khơng gỉ nhưng chi phí giá thành thấp và dễ áp dụng trong sản xuất do
không yêu cầu khắt khe về trình độ người vận hành. Cơng nghệ thấm
thể lỏng, tuy có thể thấm cho thép cácbon và thép không gỉ nhưng
thường phải thực hiện ở nhiệt độ khác cao nên dễ gây ảnh hưởng tổ
chức thép nền. Công nghệ thấm plasma tuy khắc phục được các nhược
điểm của hai loại hình cơng nghệ phía trên nhưng thiết bị rất đắt tiền và
đòi hỏi người vận hành thiết bị phải có mức hiểu biết khá cao.
1.4. Mục tiêu, đối tƣợng và nội dung nghiên cứu
1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu
Một số mục tiêu cần thực hiện trong luận án này như sau:
- Đánh giá được mức độ ảnh hưởng của cấu trúc ban đầu đến sự
khuyếch tán nitơ vào bề mặt thép.
- Xây dựng được mơ hình phát triển lớp thấm trên nhóm thép sau
thường hóa (C20) và sau nhiệt luyện hóa tốt (SKD61)
- Xây dựng được mối quan hệ phụ thuộc giữa hệ số truyền chất với
thế thấm và nhiệt độ để chọn được vùng phân hủy NH3 và nhiệt độ

thích hợp áp dụng cho từng nhóm thép thấm.
- Làm rõ mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ, thế thấm (thơng qua thời
gian lưu, thành phần khí thấm) và thời gian thấm đến cấu trúc và tính
chất lớp thấm.
- Dựa vào các số liệu thực nghiệm đạt được để đề xuất quy trình thấm
N thể khí ổn định áp dụng cho một số mác thép hiện đang được sử
dụng phổ biến ở Việt Nam
1.4.2. Đối tƣợng nghiên cứu
Với mục tiêu nghiên cứu quy luật hình thành lớp thấm N trên thép C
và thép HK, cũng như ảnh hưởng của cácbon đến quá trình thấm, đề tài
đã chọn các mác thép điển hình là C20, 20CrMo, SKD61 và
30CrNi2MoVA. Các mác thép này hiện đang được ứng dụng nhiều
trong chế tạo các loại chốt xích, may ơ (C20, 20CrMo), các loại khuôn
đùn ép, khuôn đúc áp lực cao (SKD61) và trong chế tạo các chi tiết cơ
khí phục vụ cho các khí tài qn sự (nịng pháo) (30CrNi2MoVA).
1.4.3. Nội dung nghiên cứu
* Tổng quan tài liệu.
* Xác lập lý thuyết mối quan hệ giữa hàm lượng nitơ nguyên tử khuếch
tán vào trong thép với các thông số công nghệ. Từ đó hiểu được sự
hình thành cấu trúc lớp thấm nitơ.
* Xây dựng cách tính hoạt độ nitơ trong mơi trường thấm và trong thép
để xác lập được giá trị hệ số truyền chất
6


* Chế tạo các loại mẫu thử nghiệm cho từng loại thép sử dụng phù hợp
với yêu cầu đặt ra ban đầu của mục tiêu nghiên cứu và tiến hành thấm
nitơ trên các mẫu thép chế tạo với trong điều kiện thay đổi các thông số
công nghệ trong phạm vi yêu cầu đặt ra ban đầu.
* Đánh giá các kết quả đạt được thơng qua việc phân tích: ảnh hiển vi

quang học, ảnh hiển vi điện tử quét + EDX, nhiễu xạ rơnghen, phân bố
độ cứng lớp thấm…để xây dựng mơ hình phát triển lớp thấm và xác lập
được ảnh hưởng của các thông số công nghệ.
* Đánh giá ảnh hưởng của các thông số đầu vào (nhiệt độ thấm, thời
gian lưu và thành phần khí thấm) đến thế thấm (Kn) của môi trường.
* Đánh giá ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ chính (nhiệt độ, thế
thấm và thời gian thấm) đến tổ chức và tính chất của lớp thấm.
* Tổng hợp các kết quả nghiên cứu và đề xuất chế độ thấm cho từng
chủng loại thép hiện đang áp dụng ở nước ta.
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THẤM NITƠ THỂ KHÍ
2.1. Cơ sở q trình thấm nitơ thể khí
Cơ sở nhiệt động học cho phép xác định mối quan hệ giữa các thông
số công nghệ ảnh hưởng đến chất lượng lớp thấm.
2.1.1. Thế nitơ của quá trình thấm
Kết quả xây dựng theo lý thuyết đã chỉ ra rằng: lượng nitơ nguyên tử
hấp thụ vào bề mặt thép luôn tỷ lệ với thế thấm nitơ trong môi trường
thấm.
2.1.2 Hoạt độ nitơ của môi trƣờng thấm
Kết quả lý thuyết chứng minh rằng: ở nhiệt độ thấm xác định, hoạt
độ của nitơ trong môi trường thấm chỉ lệ thuộc vào thế thấm nitơ của
môi trường và áp suất riêng phần của nitơ phân tử sinh ra trong quá
trình phân hủy nhiệt NH3.
2.1.3 Hoạt độ nitơ trong thép
Trên cơ sở lý thuyết xây dựng cũng chỉ ra được hoạt độ của nitơ
trong thép tỷ lệ với thế thấm nitơ của môi trường khi nhiệt độ thấm
không đổi.
2.1.4 Hệ số truyền nitơ
Hệ số truyền nitơ ( ) có thể được coi là thơng số đặc trưng cho tồn
bộ các q trình động học xảy ra trong cả môi trường và trong thép.
Mặc dù, hiện nay nó chưa được sử dụng trong cơng nghệ để điều khiển

q trình thấm, nhưng có thể qua đó đánh giá được xu hướng hình
thành lớp thấm và hiệu quả, cũng như chất lượng của quá trình thấm
2.2 Cấu trúc lớp thấm nitơ thể khí
7


Nhìn chung, lớp thấm thường được chia thành 2 vùng. Vùng ngoài
cùng thường được biết đến với tên gọi là lớp trắng, vùng này có nồng
độ nitơ rất cao và cấu trúc pha nhận được là các nitơrit sắt.

Lớp thấm nitơ thể khí

- Fe2-3N
’ - Fe4N

- Fe (N) + các nitơrít hợp
kim (CrN, Mo2N…)

Lớp trắng có tính
chất chống ăn mịn
và ma sát

Lớp khuyếch tán có độ
cứng cao chịu mài
mịn và ứng suất nén
dư, tăng khả năng chịu
mỏi

Nền thép

Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc lớp thấm nitơ thể khí
Vùng khuyếch tán là phần còn lại của lớp thấm, vùng này nằm giữa
lớp trắng và nền thép, do đó có nồng độ nitơ thấp hơn so với lớp trắng
nói trên. Tuy nhiên đây lại là vùng có sự phân bố các nitơrit của
nguyên tố hợp kim làm tăng mạnh độ cứng.
2.3 Ảnh hƣởng của các yếu tố cơng nghệ chính đến sự hình thành
lớp thấm
Theo cơng nghệ thấm nitơ tiên tiến hiện này trên thế giới, các yếu tố
cơng nghệ có tác động lớn đến sự hình thành và chất lượng lớp thấm là:
nhiệt độ, thế nitơ và thời gian thấm.
2.3.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Một trong những ưu điểm nổi bật của thấm nitơ so với các công nghệ
khác là sử dụng nhiệt độ thấm thấp, qua đó bảo tồn được tính chất của
vật liệu nền, ngồi ra cịn giảm thiểu đáng kể các tác động bất lợi đến
độ bền mỏi của chi tiết. Ngoài việc ảnh hưởng đến hệ số khuyếch tán,
nhiệt độ cũng ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ phân hủy NH3 trong
buồng thấm, do đó làm thay đổi thế thấm (Kn).
2.3.2 Ảnh hƣởng của thế thấm Kn
2.3.2.1 Ảnh hƣởng của thành phần chất thấm
Để thay đổi thế thấm nitơ, biện pháp đang được áp dụng rộng rãi trên
thế giới hiện nay là pha lỗng thành phần khí thấm. Do đó, luận án đã
đưa ra phương án pha lỗng khí thấm bằng khí N2.
2.3.2.2 Ảnh hƣởng của thời gian lƣu
8


Thời gian lưu được biết đến như một thông số có ảnh hưởng tới thời
gian tồn tại của nitơ nguyên tử hoạt tính trong mơi trường thấm. Khi
lưu lượng khí thấm cung cấp quá lớn (thời gian lưu nhỏ), mức độ phân
hủy NH3 giảm mạnh sẽ làm tăng mạnh giá trị thế thấm (Kn) và hoạt độ

nitơ trong môi trường thấm, qua đó cải thiện rõ rệt giá trị độ cứng của
lớp bề mặt.
2.3.3 Ảnh hƣởng của thời gian thấm và yếu tố khác
- Ảnh hưởng của thời gian thấm: để tạo được chiều sâu lớp thấm đáng
kể, nhất thiết cần phải có thời gian đủ lớn để nitơ có thể khuyếch tán
được vào sâu phía trong bề mặt thép. Do đó, lựa chọn khoảng thời gian
thấm hợp lý, phù hợp với từng loại thép cũng là điều cần thiết
- Ảnh hưởng của thành phần hợp kim: bên cạnh ưu điểm làm tăng rất
mạnh độ cứng trên lớp bề mặt trong q trình thấm nitơ, các ngun tố
hợp kim cịn có một nhược điểm là làm giảm chiều dày của lớp thấm.
CHƢƠNG 3: THIẾT BỊ VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. Nguyên vật liệu sử dụng
- Thép nghiên cứu: các mác thép sử dụng trong nghiên cứu đều có
thành phần hóa học nằm trong phạm vi tiêu chuẩn của Việt nam, Nhật
và Nga
- Khí thấm: khí sử dụng trong q trình thực nghiệm được cung cấp có
độ sạch đều ln lớn hơn 99,5%.
3.2 Thiết bị sử dụng
3.2.1. Thiết bị đo độ phân hủy NH3
Có 2 loại sen sơ sử dụng để kiểm soát mức độ phân hủy nhiệt NH3
trong buồng thấm là: Sensor connection KF16 và TCD Gas Analyzer
Gasboard-7000
3.2.2 Thiết bị đánh giá tổ chức và tính chất lớp thấm
- Kính hiển vi quang học Axiovert 25A
- Máy đo độ cứng Struers Duramin-2
- Hiển vi điện tử quét trường bức xạ (FESEM) Model JSM 7600F
- Thiết bị phân tích nhiễu xạ X-ray Model D5005
3.2.3 Thiết bị thực nghiệm
- Lò nhiệt luyện mẫu trước thấm: mẫu trước khi thấm sẽ được tiến hành
nhiệt luyện trong lò Nabertherm N11/H

- Lò thấm nitơ: là loại lò được chế tạo dành cho thực nghiệm thấm nitơ
3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
3.3.1. Đánh giá mức độ khuyếch tán nitơ và sự tiết pha nitơrit
9


Để đánh giá ảnh hưởng của tổ chức ban đầu đến q trình khuyếch
tán, đề tài đã thí nghiệm với các loạt mẫu có chế độ nhiệt luyện khác
nhau. Tổ chức của mẫu sau thấm được đánh giá trên các thiết bị hiển vi
quang học, hiển vi điện tử quét (SEM) và phổ EDX.
3.3.2. Phƣơng pháp xác định hệ số truyền
Hệ số truyền chất ( ) được xác định thông qua giá trị hoạt độ của nitơ
trong môi trường thấm và trong thép. Giá trị hoạt độ của nitơ trong môi
trường thấm được xác định thông qua các công thức tính trong khi giá
trị hoạt độ của nitơ trong lá thép mỏng được tính tốn dựa vào phần
mềm thermo-calc.
3.3.3. Phƣơng pháp xác định ảnh hƣởng của các thông số công
nghệ
Để xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ. Các quy trình
thấm được tiến hành trong điều kiện như sau:
- Nhiệt độ thấm trong khoảng 5100C đến 5500C
- Thời gian lưu được thay đổi trong phạm vi từ 5 phút đến 15 phút
- Thành phần khí N2 pha lỗng chiếm các tỷ lệ 25%,50% và 75%
- Thời gian thấm được thay đổi trong khoảng từ 2 đến 8 giờ.
3.4. Các quy trình thực nghiệm
3.4.1. Quy trình xử lý nhiệt luyện trƣớc thấm
- Thép C20 và 20CrMo được xử lý nhiệt luyện thường hóa tại 8800C
- Thép 30CrNi2MoVA được nhiệt luyện hóa tốt (tơi 8600C, ram 6500C)
- Thép SKD61 được nhiệt luyện hóa tốt (tơi 10300C, ram 5600C)
3.4.2. Quy trình thấm

Quy trình thấm nitơ thể khí được thực hiện ở các điều khác nhau
nhằm đánh giá được mức độ ảnh hưởng của các thơng số cơng nghệ
chính như nhiệt độ, thời gian lưu và thành phần khí thấm. Trong q
trình thực hiện, áp suất buồng thấm ln duy trì ở 1,2 at và thời gian 8
giờ. Các mẫu sau thấm đều được làm nguội cùng lò xuống nhiệt độ
phòng trước khi được lấy ra phân tích kết quả. Khí N2 ln được sử
dụng để bảo vệ trong q trình nung nóng và làm nguội để tránh hiện
tượng oxy hóa bề mặt mẫu.
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
4.1. Kết quả phân tích đánh giá mẫu trƣớc thấm
4.1.1. Kết quả ảnh hiển vi quang học

10


Ảnh tổ chức tế vi quan sát trên kính hiển vi quang học của các mẫu sau
xử lý nhiệt đều thấy có sự hiện lên biên hạt khá rõ, đặc biệt với các mẫu
sau thường hóa.

Hình 4.1: Ảnh tổ chức tế vi của các mẫu xử lý nhiệt luyện trước thấm
với độ phóng đại 500 lần: (a) thép C20, (b) thép 20CrMo, (c) thép
30CrNi2MoVA và (d) thép SKD61
4.1.2. Kết quả phân tích hiển vi điện tử quét
Để đánh giá mức độ phân bố các nguyên tố hợp kim, thép SKD61 đã
được chọn để phân tích EDX. Kết quả xác định ở nhiệt độ tôi đã chọn,
cácbit vanadi tồn tại dưới dạng V4C3 rất ổn định và khơng bị hịa tan.
Sự phân bố đồng đều của Cr và Mo (hình 4.3c và 4.3e) trên toàn tiết
diện mẫu quét đã chứng tỏ: kết quả sau q trình tơi, các ngun tố hợp
kim như Cr và Mo đều tồn tại dưới dạng hòa tan trong dung dịch rắn
của Fe .

Hình 4.2: Ảnh hiển vi điện tử quét trên mẫu thép SKD61 sau tôi (a) và
phổ EDX xác định thành phần của các hạt cacbit (b)
Với vanađi (V) thì đã có sự khác biệt khá rõ nét, đây là một nguyên tố
được đánh giá là có khả năng tạo cacbit mạnh, ở nhiệt độ tôi như trên,
cacbit này chưa bị phân hủy và vẫn tồn tại dưới dạng các đám nhỏ.
Việc quan sát sự phân bố nguyên tố trên hình 4.3d đối với vanađi và sự
tích tụ cacbon tại các vùng tương ứng với vị trí của vanađi trên hình
4.3f đã chứng minh được sự tồn tại của các hạt cacbit vanađi không bị
11


phân hủy trong q trình nung tơi thép. Mẫu thép sau ram cũng được
tiến hành quan sát tổ chức trên kính hiển vi điện tử quét và kết quả
quan sát tổ chức được thể hiện trên hình 4.4.

Hình 4.3: Phân bố nguyên tố trên mẫu thép SKD61 sau tôi: (a) bề mặt
thực, (b) phân bố Fe, (c) phân bố Cr, (d) phân bố V, (e) phân bố Mo và
(f) phân bố C
Sử dụng phương pháp tẩm thực màu hiện cacbit (hình 4.4b) cịn chứng
minh được rằng: việc tiết ra cácbít hợp kim thức cấp ngoài khu vực tập
trung chủ yếu tại biên hạt thì loại cacbit này cịn tồn tại một lượng khá
lớn nằm bên trong hạt Mactenxit (dung dịch rắn q bão hịa của C
trong Fe )

Hình 4.4: (a) ảnh hiển vi điện tử quét và (b) ảnh tẩm thực màu phóng
đại 1000 lần trên mẫu thép SKD61 sau ram
Các kết quả trên hình 4.5 cũng đã cho thấy rằng: ngoài cacbit sơ cấp
của vanađi tồn tại ngay từ ban đầu, sự phân bố nguyên tố Cr và Mo trên
các hình 4.5d và 4.5f cũng đã cho thấy đã có sự phân bố lại nồng độ

các nguyên tố này tập trung nhiều tại biên hạt như trên hình 4.5a.

12


Hình 4.5: Phân bố nguyên tố trên mẫu thép SKD61 sau ram: (a) bề mặt
thực của mẫu, (b) phân bố Fe, (c) phân bố C, (d) phân bố Cr, (e) phân
bố V và (f) phân bố Mo.
4.1.3 Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơn ghen
Với cả 2 mẫu thép cacbon thấp (C20 và 20CrMo), nhiễu xạ Rơnghen
cho thấy thành phần pha chính tồn tại chủ yếu dưới dạng ferrit (F)
tương ứng với các mặt nhiễu xạ (110) và (200). Kết quả sau ram của
mẫu thép 30CrNi2MoVA và SKD61 cho thấy đã có sự xuất hiện của
các loại cacbit hợp kim có trong thành phần.

Hình 4.6: Kết quả nhiễu xạ tia X các mẫu thép trước thấm. (a) - thép
C20; (b) - thép 20CrMo; (c) – thép 30CrNi2MoVA; (d) – thép SKD61
13


Hình 4.7: Ảnh chụp hiển vi quang học lớp thấm trên bề mặt mẫu khối:
(a) thép C20; (b) mẫu 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA; (d) thép
SKD61 và (e) mẫu thép được đóng rắn bằng bột nhựa.

Hình 4.8: Ảnh hiển vi điển tử quét trên các mẫu thép mỏng: (a) thép
C20; (b) thép 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA; (d) thép SKD61.
14


4.2. Kết quả phân tích đánh giá mẫu sau thấm

4.2.1. Kết quả quan sát hiển vi quang học
Quan sát trên kính hiển vi quang học (hình 4.7) đều cho thấy, đã có sự
hình thành tổ chức lớp thấm nitơ trên bề mặt các mẫu thép.
4.2.2 Kết quả phân tích trên hiển vi điện tử quét
Các kết quả quan sát trên ảnh SEM (hình 4.8) đều cho thấy nitơ nguyên
tử khuếch tán vào bề mặt thép chủ yếu theo biên hạt. Hàm lượng các
nguyên tố hợp kim dễ tạo nitơrit có tác động rất lớn đến khả năng hấp
thụ nitơ vào bề mặt thép.
Kết quả phổ phân bố nguyên tố (mapping)

Hình 4.9: Phổ phân bố nguyên tố trên tiết diện ngang mẫu mỏng C20:
(a) diện tích quét bề mặt thực; (b) phân bố nitơ và (c) phân bố sắt

Hình 4.10: Phổ phân bố nguyên tố trên tiết diện ngang mẫu mỏng
20CrMo: (e) diện tích quét bề mặt thực; (a) phân bố nitơ; (b) phân bố
sắt; (c) phân bố Mo và (d) phân bố Cr
Kết quả phân bố hàm lượng nitơ trên hình 4.9b cho thép C20 đã khẳng
định sự tập trung chủ yếu của nitơ nguyên tử tại biên hạt. Tại khu vực
tiếp xúc giữa bề mặt mẫu và môi trường thấm là nơi tập trung nitơ hấp
thụ với hàm lượng rất lớn vào bề mặt. Sự phân bố hàm lượng các
nguyên tố hợp kim (Cr, Mo) đối với thép 20CrMo cũng đã được thể
hiện lần lượt trên các hình 4.10c và 4.10d. Kết quả cho thấy, có sự tập
trung đáng kể của các nguyên tố hợp kim tại các vùng thuộc biên hạt.
Với thép 30CrNi2MoVA, các nguyên tố Fe và N kết quả phân tích
15


cũng cho thấy chúng phân bố hoàn toàn giống với sự phân bố trên các
mác thép C20 và 20CrMo đã trình bày phía trước. Ni được biết đến như
một ngun tố khơng có khả năng tạo cacbit và nitơrit. Kết quả phân bố

hàm lượng Ni trên hình 4.11b cho thấy nguyên tố Ni phân bố đồng đều
trên toàn tiết diện mẫu thấm. Kết quả phân bố hàm lượng Cr và Mo lần
lượt theo thứ tự trên các hình 4.11e và 4.11h cũng chỉ ra được mức độ
tập trung chủ yếu của chúng tại biên hạt trong khi sự phân bố của hàm
lượng C trên hình 4.11f cho thấy mức độ “nghèo” tại các vùng biên.
Kết quả này là do trong quá trình thấm, khi nitơ khuếch tán vào theo
đường biên hạt sẽ thay thế dần một phần hoặc toàn bộ cacbon trong
cacbit để hình thành nên các pha mới nitơrit hoặc carbonitơrit. Với thép
SKD61, mặc dù sự có mặt của các ngun tố hợp kim có thể làm giảm
q trình khuếch tán nitơ nguyên tử vào sâu bề mặt thép. Tuy nhiên,
với mức nồng độ nitơ rất cao trên bề mặt và nhờ có ái lực mạnh với các
nguyên tố hợp kim, nitơ luôn được thu hút vào sâu bên trong mẫu
mỏng. Hơn nữa, loại thép này có hạt tinh thể rất nhỏ vì vậy sự phát
triển của lớp nitơrit ở biên giới đã lấn át hết cả hạt tinh thể

Hình 4.11: Phổ phân bố nguyên tố trên tiết diện ngang mẫu mỏng
30CrNi2MoVA: (a) diện tích quét bề mặt thực; (b) phân bố Ni; (c)
phân bố Fe; (d) phân bố nitơ; (e) phân bố Cr; (f) phân bố C; (g) phân
bố V và (h) phân bố Mo

16


Hình 4.12: Phổ phân bố nguyên tố trên tiết diện ngang mẫu mỏng
SKD61: (a) diện tích quét bề mặt thực; (b) phân bố Fe; (c) phân bố C;
(d) phân bố nitơ; (e) phân bố V; (f) phân bố Mo; (g) phân bố Cr.
4.2.3 Kết quả phân tích nhiễu xạ Rơn ghen

Hình 4.13: Kết quả nhiễu xạ tia X mẫu thép sau khi thấm: (a) - thép
C20; (b) - thép 20CrMo; (c) - thép 30CrNi2MoVA; (d) - thép SKD61

17


Kết quả nhiễu xạ Rơnghen đối với các mẫu thấm đều cho thấy, nitơ
nguyên tử sinh ra trong quá trình phân hủy nhiệt NH3 đã hấp thụ,
khuếch tán vào bề mặt thép để hình thành lớp thấm. Sự có mặt của nitơ
đã được chứng minh qua nhiễu xạ Rơnghen khi các kết quả trên hình
4.13 đều cho thấy có sự xuất hiện của các hợp chất nitơrit.
4.3 Sự hình thành và phát triển lớp thấm
4.3.1 Sự hình thành và phát triển lớp thấm trên thép C20

Hình 4.14: Sự hình thành và phát triển lớp thấm trên thép sau thường
hóa (C20)
Sự phát triển của lớp thấm nitơ sau một thời gian mẫu thép được duy trì
trong mơi trường thấm. Nitơ ngun tử khuếch tán theo biên hạt với
nồng độ đủ lớn sẽ hình thành nên các nitơrit sắt ( ’-Fe4N) và sự phát
triển của các biên hạt nitơrit này sẽ được thực hiện nhờ việc phát triển
mở rộng lan vào trong hạt. Quá trình này sẽ xảy ra liên tục trong khi
ngoài bề mặt, hàm lượng nitơ hấp thụ đã đủ cao để xuất hiện thêm các
hạt nitơrit mới ( -Fe2-3N). Sự hình thành và phát triển lớp thấm tại bề
mặt mẫu thép được coi là hoàn thành khi việc mở rộng của biên hạt
nitơrit xâm lấn hoàn toàn vào trong hạt (hình 4.14e). Q trình thấm có
thể kết thúc từ thời điểm này do bề mặt thép khi đó đã được bao bọc
18


bởi lớp nitơrit sắt, hệ số khuếch tán của nitơ xuyên qua lớp nitơrit này
rất nhỏ nên việc kéo dài thời gian thấm khi đó sẽ mang lại hiệu quả rất
thấp và chiều sâu lớp thấm gần như khơng cịn được cải thiện.
4.3.2 Sự hình thành và phát triển lớp thấm trên thép SKD61

Hình 4.15: Sự hình thành và phát triển lớp thấm trên thép sau nhiệt
luyện hóa tốt (SKD61 và 30CrNi2MoVA)
Khi mơi trường thấm hình thành, nitơ ngun tử xuất hiện sẽ được hấp
thụ lên bề mặt thép và sự khuếch tán theo biên hạt vẫn chiếm ưu thế
như mơ tả trên hình 4.15b. Sự xuất hiện của nitơ nguyên tử trong biên
hạt khi đó sẽ kéo theo việc hình thành các nitơrit hợp kim nhờ việc thay
thế dần các nguyên tử cacbon bằng các nguyên tử nitơ trong cacbit hợp
kim khi đó đang định vị tại biên hạt. Nguyên tử cacbon được giải thoát
ra khỏi cacbit ở biên hạt, một phần sẽ di chuyển theo biên hạt ra phía
ngồi theo hướng bề mặt để hình thành xementit (Fe3C) và phần còn lại
sẽ được di chuyển vào nền hạt. Khi mật độ nitơ nguyên tử tại biên hạt
tăng cao, bên cạnh việc hình thành các nitơrit tại biên hạt, sự khuếch
tán của nguyên tử nitơ từ biên hạt vào phía trong hạt cũng xuất hiện
(hình 4.15b). Trong khi đó, ngồi bề mặt thép, sau khi đã hình thành
hết nitơrit của các nguyên tố hợp kim (Cr, Mo, V) nên nồng độ nitơ
19


nguyên tử hấp thụ trên bề mặt thép nhanh chóng đạt giới hạn để hình
thành nên các nitơrit sắt ( ’, ) phát triển lan rộng trên bề mặt mẫu thép.
Khi nitơ nguyên tử thay thế dần các nguyên tử cacbon trong cacbit để
hình thành nitơrit hợp kim, các nguyên tử cacbon này sẽ bị đẩy dần vào
trong nền hạt và kết quả là làm tăng nồng độ cacbon trong pha nền hạt
đạt tới giá trị của thép sau cùng tích. Điều này giải thích vì sao tại vùng
khuếch tán của thép SKD61 lại có màu tối sẫm hơn so với màu của nền
thép.
4.3.3. Sự tồn tại lỗ xốp trong lớp trắng

Hình 4.16: Mơ hình sự hình thành phát triển lỗ xốp và vết nứt của lớp

trắng trong thấm nitơ thể khí
Các hạt nitơrit trên bề mặt phát triển lớn lên và lan rộng ra trên toàn
bề mặt thép thấm, vùng biên giới hạt sẽ là nơi tập trung nhiều lỗ xốp
như trên hình 4.16a. Tại đây, do mật độ nitơ nguyên tử rất cao trong
vùng này nên rất dễ xảy ra sự kết hợp giữa các nguyên tử nitơ để hình
thành phân tử khí (N2) khơng bị hịa tan tại các vị trí khuyết tật nói trên
4.4 Ảnh hƣởng của các thơng số chính đầu vào đến thế thấm Kn
Các thơng số chính đầu vào gồm: nhiệt độ, thời gian lưu và thành
phần khí thấm.
4.4.1 Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Ở lưu lượng không đổi, nhiệt độ tăng làm tăng mức độ phân hủy
nhiệt NH3, do đó làm giảm thế thấm Kn.
4.4.2. Ảnh hƣởng của thời gian lƣu
Ở nhiệt độ không đổi, thời gian lưu tăng sẽ làm tăng mức độ phân
hủy nhiệt của NH3, do đó làm thế thấm Kn giảm.
4.4.3. Ảnh hƣởng của thành phần khí thấm
Khi nhiệt độ buồng thấm ổn định và thời gian lưu không đổi, mức độ
pha lỗng khí tăng sẽ làm tăng thế thấm Kn của môi trường.
20


4.5. Hệ số truyền chất
Hệ số truyền chất ( ) được xác định thông qua mối quan hệ tỷ lệ giữa
hoạt độ của nitơ trong thép và trong môi trường thấm. Giá trị cho
phép lựa chọn vùng thấm hiệu quả đối với từng loại thép.
4.5.1. Ảnh hƣởng của thế thấm
Kết quả thực nghiệm trên các mẫu thép khác nhau đều cho thấy giá
trị hệ số truyền sẽ giảm khi thế thấm tăng. Kết quả thực nghiệm trên
hình 4.17 cho thấy khoảng thế thấm thích hợp với từng loại nhóm thép.
Với thép C và thép hợp kim thấp (C20 và 20CrMo), vùng thấm thích

hợp là (0,5< Kn<1,4) tương ứng với mức độ phân hủy NH3 trong
khoảng 40%-60%.

Hình 4.17: Ảnh hưởng của thế thấm nitơ đến hệ số truyền: (a) thấm tại
5500C; (b) thấm tại 5300C và (c) thấm tại 5100C
Với nhóm thép nhiệt luyện hóa tốt (30CrNi2MoVA và SKD61),
vùng thấm hiệu quả có thể được mở rộng ra đơi chút khi thế thấm cần
nằm trong khoảng (0,4NH3 trong khoảng 35%-65%.
4.5.2. Ảnh hƣởng của nhiệt độ
Kết quả thực nghiệm trên hình 4.18 đã gợi ý: nhóm thép cacbon và
thép hợp kim thấp (C20 và 20CrMo) chỉ nên thấm ở vùng nhiệt độ thấp
sẽ có hiệu quả tốt hơn trong q trình truyền chất. Tuy nhiên, việc thấm
ở vùng nhiệt độ quá thấp cũng cần phải cân nhắc khi giá trị hệ số
khuếch tán (D) giảm rất mạnh nếu nhiệt độ thấm nhỏ hơn 5000C.

21


Hình 4.18: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hệ số truyền: (a) thép C20; (b)
thép 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA và (d) thép SKD61
Với nhóm thép nhiệt luyện hóa tốt (30CrNi2MoVA và SKD61),
nhiệt độ thấm có thể chọn về phía nhiệt độ cao hơn. Mặc dù hiệu quả
truyền chất có giảm, tuy nhiên sự có mặt của các nguyên tố hợp kim
với hàm lượng lớn lại làm giảm đáng kể tốc độ khuếch tán của nitơ
nguyên tử vào sâu trong bề mặt. Do đó, việc nâng cao nhiệt độ thấm
tuy có làm giảm hiệu quả truyền chất nhưng lại gia tăng được tốc độ
khuếch tán của nitơ.
4.6. Ảnh hƣởng của các yếu tố cơng nghệ chính đến tổ chức và tính
chất lớp thấm

4.6.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ

Hình 4.19: Phân bố độ cứng khi nhiệt độ thay đổi: (a) thép C20; (b)
thép 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA và (d) thép SKD61
22


Phân bố độ cứng đều cho thấy giá trị độ cứng lớn nhất trên các mẫu
đều giảm khi nhiệt độ thấm tăng. Nguyên nhân do ở lưu lượng khí cung
cấp được duy trì ổn định trong khi nhiệt độ thấm tăng đã làm gia tăng
mức độ phân hủy nhiệt của NH3, qua đó làm giảm thế thấm (Kn). Tuy
nhiên, việc tăng nhiệt độ thấm làm tăng khả năng khuếch tán của nitơ
vào sâu phía trong lớp bề mặt, qua đó làm tăng chiều sâu lớp thấm.
4.6.2. Ảnh hƣởng của thế thấm Kn
Giá trị Kn bị tác động bởi thời gian lưu và thành phần khí thấm. Do
đó, để đánh giá tác động của Kn, dưới đây sẽ trình bày cụ thể ảnh
hưởng trực tiếp của các thông số trên đến Kn và tổ chức lớp thấm.
4.6.2.1. Ảnh hƣởng của thời gian lƣu
Các kết quả cho thấy, thời gian lưu quá ngắn hoặc quá dài đều tác
động không tốt đến chất lượng lớp thấm. Thời gian hợp lý thường dao
động trong khoảng từ 8 đến 12 phút

Hình 4.20: Phân bố độ cứng khi thời gian lưu thay đổi: (a) thép C20;
(b) thép 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA và (d) thép SKD61
4.6.2.2. Ảnh hƣởng của thành phần khí thấm
Bảng 4.1: Các chế độ pha lỗng khí thấm và độ phân hủy đo được
Lưu lượng khí vào lị
QNH3
QN2
Q

(m3/h)
(m3/h)
(m3/h)
0.060
0.000
0.060
0.045
0.015
0.060
0.030
0.030
0.060
0.015
0.045
0.060

% khí sau phân hủy NH3

%N2 pha
lỗng

% NH3
phân hủy

N2

H2

NH3

0
25
50
75

55
49
38
29

17.74
31.72
50.00
73.31

53.23
40.31
23.95
10.14

29.03
27.97
26.05
16.55

Kn
0.7
1.0
2.0
4.68

Kết quả phân bố độ cứng của các mẫu thấm có sử dụng khí pha lỗng
cho thấy: để duy trì được thế thấm Kn hiệu quả với thép C20 và
23


20CrMo trong vùng (0,5 1,4), mức độ pha loãng NH3 bằng N2 nên hạn
chế ở mức nhỏ hơn 55%.

Hình 4.21: Phân bố độ cứng khi thay đổi chế độ pha lỗng khí: (a) thép
C20; (b) thép 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA và (d) thép SKD61
Với thép 30CrNi2MoVA và SKD61, để duy trì thế thấm hiệu quả
nằm trong khoảng lựa chọn là (0,4 2,1) thì mức độ pha lỗng bằng N2
khơng nên vượt quá 75%.
4.6.3. Ảnh hƣởng của thời gian thấm
Với các thơng số lựa chọn tối ưu phía trên. Q trình thấm đã được
tiến hành với thời gian thấm thay đổi nhằm tìm ra giới hạn thời gian
phát triển lớp thấm thích hợp cho từng loại thép

Hình 4.22: Phân bố độ cứng khi thời gian thấm thay đổi: (a) thép C20;
(b) thép 20CrMo; (c) thép 30CrNi2MoVA và (d) thép SKD61
24


Với 2 mẫu thép thấm tại 5100C là C20 và 20CrMo, ở thời gian thấm
sau 6 giờ thì chiều sâu lớp thấm hiệu quả đạt được là 180 m và 160 m.
Với 2 mẫu thép nhiệt luyện hóa tốt (hình 4.22c cho thép
30CrNi2MoVA và 4.22d cho thép SKD61), với thời gian thấm 5 giờ thì
chiều sâu lớp thấm hiệu quả đạt được lần lượt là 150 m và 120 m.
KẾT LUẬN CHUNG CỦA LUẬN ÁN

1. Việc áp dụng công nghệ thấm nitơ ở nước ta còn tồn tại một số
nhược điểm như: công nghệ thấm nitơ dựa trên các thiết bị nhập ngoại
nên thường chỉ áp dụng được có hiệu quả cho một số loại sản phẩm cụ
thể. Do đó không thể áp dụng với hiệu quả cao cho các loại sản phẩm
và chủng loại vật liệu khác nhau. Do chưa chủ động hồn tồn về cơng
nghệ thấm mà chất lượng lớp thấm không cao, không ổn định, chưa
khai thác hết năng lực của thiết bị cũng chưa sử dụng thiết bị với hiệu
quả cao. Do đó, việc nghiên cứu các yếu tố cơng nghệ chính nhằm ổn
định và thuần hóa cơng nghệ thấm nitơ thể khí tại Việt nam là điều
việc cấp thiết.
2. Việc làm rõ lại ảnh hưởng của các thông số đầu vào (nhiệt độ, thời
gian lưu và thành phần khí thấm) đến giá trị thế thấm (Kn), qua đó xác
định các thơng số cơng nghệ chính có ảnh hưởng đến thấm nitơ thể
khí là nhiệt độ, thế thấm và thời gian thấm đã cho thấy mức độ nắm
bắt công nghệ kịp thời với xu thế phát triển của công nghệ thấm nitơ
tiên tiến hiện nay trên thế giới.
3. Đối với các loại thép và nhiệt độ thấm nghiên cứu thì kết quả
nghiên cứu đều khẳng định sự hình thành lớp thấm là do khuếch tán
nitơ dọc theo biên hạt chiếm ưu thế.
4. Đối với thép C20 và 20CrMo, vì có hạt tinh thể khá lớn, nitơ
khuếch tán chủ yếu đi sâu vào phía trong. Việc khuếch tán để xâm lấn
vào hạt tinh thể diễn ra với tốc độ rất chậm vì vậy lớp thấm giàu nitơ
trên bề mặt thép cũng phát triển chậm. Kết quả nghiên cứu cho thấy,
tốc độ phát triển lớp thấm giàu nitơ (lớp + ’) chỉ đạt khoảng 0,56
m/h. Khi thấm tại vùng nhiệt độ thấp (510oC-530oC), tốc độ phát
triển dọc theo biên hạt rất cao khoảng 30 m/h đối với thép C20 và
khoảng 27 m/h đối với thép 20CrMo.
5. Đối với thép hợp kim, sự khuếch tán nitơ dọc theo biên hạt được
tăng cường nhờ quá trình hình thành hợp chất cacbonitrit dọc theo
biên giới hạt. Đồng thời loại thép này thường thấm nitơ sau khi nhiệt

25