Koks yra Si3N4 ferosilicio nitrido miltelių panaudojimas metalurgijoje?

Silicio nitrido (SiN₄) milteliai, kurio pagrindinė fazė yra Si3N4, paprastai turi 55–65 % Si, 10–15 % N ir 15–25 % Fe, o bendras priemaišas (Al, Ca, S, P) yra mažiau nei 3%. Jo pagrindinės charakteristikos palaiko įvairius pritaikymus metalurgijos srityje:

 Stiprus termodinaminis stabilumas:Si3N4 lydymosi temperatūra yra maždaug 1900 laipsnių ir neskyla išlydytame pliene/geležyje žemesnėje nei 1600 laipsnių temperatūroje, todėl vyksta švelni ir kontroliuojama reakcija.

 Tinkamas reaktyvumas:Reakcijos laisvoji energija tarp Si ir O (ΔG₂₀₀₀K=-477 kJ/mol) ir tarp N ir O yra maža, todėl galima efektyviai deoksiduoti, neįtraukiant kenksmingų priemaišų.

 Puikios dalelių charakteristikos:Pramoninės -klasės milteliai yra 100–300 akių (48–150 μm) dydžio, didelio specifinio paviršiaus ploto ir lengvai pasiskirsto išlydytame metale, todėl reakcija yra vienoda.

(1) Plieno gamybos deoksidacija: išlydyto plieno grynumo ir stabilumo gerinimas

Silicio nitrido milteliai, kaip labai efektyvūssudėtinis deoksidatorius, turi didelių pranašumų prieš tradiciniusferosilicisir aliuminio deoksidatoriai:

Deoksidacijos mechanizmas:

Si3N4 reaguoja su O išlydytame pliene, sudarydamas SiO₂ ir N₂. SiO₂ tankis yra 2,65 g/cm³, daug mažesnis nei išlydyto plieno (7,8 g/cm³), todėl jis lengvai plūduriuoja ir pašalinamas kartu su šlaku. Kai N₂ išbėga burbuliukų pavidalu, jame gali būti nedideli intarpai, toliau išvalantys išlydytą plieną.

Tinkami scenarijai:

Taikoma mažai{0}}legiruotam didelio-stiprumo plienui, guolių plienui, spyruokliniam plienui ir kitiems plienams, kuriems taikomi aukšti grynumo reikalavimai. Jis gali sumažinti plieno vidinį poringumą ir įtraukimo defektus, pagerinti tempimo stiprumą ir nuovargio tarnavimo laiką.

(2) Legiravimo reguliavimas: Plieno mechaninių savybių optimizavimas

Si ir N veikia sinergiškai, kad būtų pasiekta pusiausvyra tarp plieno „stiprinimo ir grūdinimo“:

Stiprinimo mechanizmas:

Si ištirpsta geležinėje grotelėje, sukeldamas gardelės iškraipymą, trukdydamas dislokacijos judėjimui, pagerindamas plieno stiprumą ir kietumą; N sudaro smulkius ir išsklaidytus nitridus (pvz., NbN ir VN) su tokiais elementais kaip Nb ir V pliene, sukeldami kritulių stiprinimo efektą, tuo pačiu rafinuodami grūdelius;

Našumo gerinimo duomenys:

Gaminant didelio-stiprumo legiruotą plieną, pridedama 0,4–0,8 %silicio nitrido fero milteliaipadidina plieno takumo ribą 15% -20%, tempimo stiprumą 10% -15%, o pailgėjimas išlieka didesnis nei 18%, balansuojant stiprumą ir plastiškumą;

(3) Liejimo laukas: liejimo kokybės ir formavimo gerinimas

Silicio nitrido geležies milteliai turi ir inokuliavimo, ir takumo reguliavimo funkcijas, tinka pilkajam ketui, kaliajam ketui ir preciziniam liejimui:

Optimizuotas takumas:

Sumažina išlydytos geležies paviršiaus įtempimą, sumažina klampumą 15% -20%, pagerina išlydytos geležies užpildymo pajėgumą ir sumažina defektus, tokius kaip „nepakankamas išpylimas“ ir „šaltas uždarymas“;

Grūdų rafinavimas:

Miltelių dalelės veikia kaip nevienalytės branduolių formavimo šerdys išlydytoje geležyje, skatinančios tolygų grafito nusodinimą, išgrynina liejinių grūdelių dydį nuo 80 μm iki 30-40 μm, padidina stiprumą 25% -30% ir pagerina atsparumą dilimui;

(4) Speciali plieno gamyba: atitinka aukščiausios klasės scenarijų našumo reikalavimus

Gaminant specialų plieną, pvz., aukštos temperatūros lydinius{0}} ir nerūdijantį plieną, ferosilicio nitrido milteliai atlieka unikalų vaidmenį:

Aukštos{0}}temperatūros lydiniai:

Kai naudojamas aukštos{0}}temperatūros lydinių, skirtų aero- variklių turbinų mentėms, gamyboje, N sudaro stabilius nitridus su tokiais elementais kaip Cr ir Co, padidindamas lydinio valkšnumo stiprumą 1000 laipsnių kampu daugiau nei 25 %, padidindamas atsparumą oksidacijai 30 % ir gali atlaikyti ekstremalias temperatūras ir oro srautą;

Nerūdijantis plienas:

Pridėjus 0,3 %-0,5 % miltelių, galima optimizuoti Cr pasiskirstymą nerūdijančiame pliene, išvengti skurdžių zonų susidarymo ir patobulinti grūdelius, padidinant atsparumo druskai purškiamai korozijai laiką nuo 200 val. Prailginta iki daugiau nei 350 valandų, tinka labai korozinėms aplinkoms, tokioms kaip cheminė įranga ir jūrų inžinerija;

Kiti specialieji plienai:

Gaminant įrankinį plieną, jis gali pagerinti raudoną plieno kietumą ir atsparumą dilimui; Gaminant žemoje{0}}temperatūroje plieną, jis sumažina trapią pereinamąją temperatūrą dėl grūdelių rafinavimo, todėl plienas gali išlaikyti gerą kietumą esant -60 laipsnių.

(1) Papildymo kiekio kontrolė

Plieno gamybos deoksidacija:

0,3%-0,6% (plieno masė), per didelis priedas gali lengvai sukelti per didelį N kiekį pliene (viršijantį 0,015%), sukeldamas "azoto trapumą";

Liejimo skiepijimas:

0,2–0,5% (išlydytos geležies masė), per didelis pridėjimas padarys liejimą per kietą, o tai turės įtakos apdorojimo našumui;

Specialus plieno legiravimas:

0,4–0,8 % (išlydyto plieno masė), reikia tiksliai sureguliuoti pagal tikslinę plieno rūšies sudėtį.

(2) Papildymo laikas ir metodas

Plieno gamyba:

Įpilkite vėlesniuose krosnies įkrovos lydymosi etapuose (plieno temperatūra 1500–1600 laipsnių), kad būtų užtikrinta vienoda miltelių dispersija ir išvengta vietinės aglomeracijos;

Liejimas:

Įpilkite 1–2 minutes prieš bakstelėdami išlydytą geležį arba įpilkite pilant, kad pagerintumėte inokuliavimo efektą.

(3) Medžiagos pasirinkimas

Grynumo reikalavimai:

Aukšto-grynumo FeSi3N4 milteliai (Si₃N₄ kiekis didesnis arba lygus 90%, bendras priemaišas Mažiau arba lygus 1%), naudojami aukščiausios klasės plieno rūšims;

Dydžio pasirinkimas:

100-200 akių milteliai įprastam plieno gamybai / liejimui, 200-300 akių smulkūs milteliai tiksliam liejimui, kad būtų užtikrinta vienoda reakcija.