Các nhà nghiên cứu do EU tài trợ đã phát triển một quy trình mới để làm cứng bề mặt thép không gỉ nhằm đảm bảo độ cứng cao với đặc tính chống ăn mòn đặc biệt.
 |
Thép không gỉ là vật liệu được lựa chọn trong các ngành công nghiệp khác nhau, nơi khả năng chống ăn mòn là cực kỳ quan trọng, ví dụ như các bộ phận được tiếp xúc với môi trường khắc nghiệt. Tuy nhiên, đặc tính rất thuận lợi này không phải luôn luôn đi đôi với độ cứng bề mặt cao, sức chịu lực cao và bền.
Hầu hết các phương pháp xử lý nhiệt không thể dễ dàng áp dụng cho thép không gỉ để cải thiện tính chất của nó. Đặc biệt, làm cứng bề mặt thép không gỉ bằng cách thấm nitơ và nitrocarbur hóa trong dải nhiệt độ thông thường từ 500 đến 1000°C là rất bất lợi cho các đặc tính ăn mòn của nó. Một giải pháp có thể là thực hiện các quy trình cho phép làm cứng bề mặt thép không gỉ ở nhiệt độ thấp hơn.
Dự án PLASSTEEL do EU tài trợ đã phát triển một quy trình tiên tiến cho việc làm cứng bề mặt thép không gỉ ở nhiệt độ thấp, cho phép điều chỉnh chính xác các đặc tính vật liệu. Quá trình xử lý nhiệt mới có thể được áp dụng cho tất cả các lớp Ferit, martensitic, Austenit và duplex, tạo cho vật liệu khả năng chống mòn và bền chắc.
Tăng độ cứng ở nhiệt độ thấp hơn
Dựa trên hơn 40 năm kinh nghiệm, IONITECH LTD đã phát triển một lò sấy nitriding/nitrocarbur hóa plasma đạt được độ đồng nhất nhiệt độ tuyệt vời trên toàn bộ khu vực chịu tác động. Lò đốt nóng bằng ni-tơ mới này cũng giúp loại bỏ khả năng xảy ra hiệu ứng “cực âm cực”, quá nóng cục bộ có thể dẫn đến nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cần thiết, dẫn đến kết tủa crom cacbua và crôm nitri.
Quy trình của dự án PLASSTEEL dựa trên công nghệ plasma và bao gồm một quá trình nitrat hóa ở nhiệt độ dưới 500°C làm giàu lớp bề mặt của một phôi bằng nitơ và cacbon. Khí chứa carbon có trong nitrocarbur có thể là mêtan, propan hoặc khí tự nhiên. Hàm lượng của nó thay đổi từ 2 đến 10% trong hỗn hợp khí. Bước xử lý có thể kéo dài từ vài phút đến 20 giờ, tùy thuộc vào vật liệu gia công và các yêu cầu liên quan đến độ sâu lớp.
Trong suốt dự án, một số loại thép không gỉ đã được xử lý và thử nghiệm. Tùy thuộc vào tỷ lệ phần trăm của các thành phần hợp kim trong loại thép này cũng như các tính chất khác, kết quả hơi khác nhau. "Một số nguyên tố hợp kim làm cho sự khuếch tán của các nguyên tử cacbon ngày càng khó khăn hơn, dẫn đến sự khác biệt nhỏ trong lớp khuếch tán và độ cứng bề mặt. Tuy nhiên, trong mọi trường hợp, mục tiêu là cải thiện tính chất mài mòn của tất cả các loại thép không gỉ, trong khi vẫn giữ lại đặc tính chịu ăn mòn của chúng”, Tiến sĩ Varhoshkov nói.
Hầu hết các kỹ thuật làm cứng bề mặt làm giảm khả năng chống ăn mòn gốc của thép không gỉ. Lò nung nitriding mới và tiên tiến của IONITECH cho thấy đây không còn là vấn đề. "Sự thiếu sót này đã được giải quyết thành công bởi lò sấy nitriding plasma tuyệt vời này cung cấp sự kiểm soát chính xác đối với các đặc tính vật chất", Tiến sĩ Varhoshkov nói.
Các đối tác của dự án đã thành công không chỉ trong việc tăng độ cứng bề mặt của các bộ phận lên 4 lần mà còn cải thiện độ bám dính và mài mòn, và các đặc tính của bộ phận kim loại nữa.
Kết quả dự án sẽ không chỉ làm tăng sức cạnh tranh của ngành công nghiệp thép không gỉ EU mà còn cải thiện chất lượng và an toàn của các sản phẩm dựa trên thép không gỉ.