Нітрид феросиліцію як носій азоту та кремнію
Нітрид феросиліцію — це феросплав, основною фазою якого є нітрид кремнію (Si3N4), що супроводжується вільним залізом та невеликою кількістю інших компонентів. Він постачається на металургійні заводи та виробників вогнетривів у вигляді не-білого або коричневого матеріалу: порошок для вогнетривів і гранульований продукт для виробництва сталі. Оскільки він доставляє азот і кремній за одну добавку, він використовується для лиття спеціальної сталі, безводної глини для випускних отворів і виробництва зерно-очищеної арматури.
Додавання нітриду феросиліцію до розплавленої сталі виконує дві роботи одночасно. Азот, який він переносить, розчиняється в розплаві, а потім випадає в осад у вигляді дрібних частинок нітриду, тоді як кремній діє як сильний розкислювач, поєднуючись із розчиненим киснем і зменшуючи кисневе навантаження на розплав. Кремній, який залишається в розчині, сприяє зміцненню-твердого розчину.
Вплив азоту на затвердіння та кінцеві властивості
Очищення зерна:азот поєднується з сильними нітридоутворювачами для отримання дрібних, диспергованих частинок нітриду, які закріплюють межі зерен під час затвердіння та повторного нагрівання.
Міцність:дрібна дисперсія підвищує текучість і міцність на розрив, тому легування азотом застосовують до гарячекатаного ребристого прутка, наприклад HRB400, і спеціальних сталей.
Опір повзучості:оскільки нітриди осідають на границях зерен, вони також підвищують -межову міцність зерна-при високій температурі та покращують продуктивність повзучості.
Поверхневе зміцнення:азотування сталевої поверхні підвищує твердість і зносостійкість і покращує стійкість до корозії, хоча вплив лише залишкового азоту на стійкість до корозії є незначним.
Ризик старіння:у м'якій сталі залишковий азот, який не контролюється, може спричинити деформаційне старіння та крихкість, тому додавання азоту має відповідати марці, що виробляється.
Вплив кремнію на якість сталі
Кремній розчиняється як у фериті, так і в аустеніті, і є одним із найефективніших підсилювачів із твердого{0}}розчину, доступних виробникам сталі. Його зміцнювальний ефект поступається лише фосфору та є сильнішим, ніж у марганцю, нікелю, хрому, вольфраму, молібдену або ванадію при однакових рівнях додавання.
Кремній також змінює фізичні властивості таким чином, що має значення для електротехнічних сталей: він знижує щільність, теплопровідність і електропровідність, сприяє укрупненню зерна фериту, зменшує коерцитивну силу та втрати на магнітний гістерезис і збільшує проникність у слабких магнітних полях. Компромісом є-зменшення магнітної індукції під сильними полями. Оскільки кремній є сильним розкислювачем, він також зменшує ефект магнітного старіння, викликаний розчиненим киснем і азотом.
Типові параметри специфікації
| Параметр | Типовий комерційний асортимент | Чому це важливо |
|---|---|---|
| Вміст азоту | від 15% до 30% | Встановлює введення азоту на тонну сталі та розмір добавки |
| Вміст кремнію | від 45% до 55% | Контролює розкислювальну здатність і внесок у зміцнення-твердого розчину |
| Основна фаза | Si3N4 з вільним залізом | Визначає поведінку розчинення в розплаві |
| Гранулометрія, виплавка сталі | 0-3 мм, 1-10 мм, 10-50 мм | Впливає на швидкість розчинення та відновлення |
| Гранулометрія, вогнетривка | Порошок, у тому числі кусковий 10-100 мм для спеціальних завдань | Контролює поведінку упаковки та спікання у футерівці |
| Зовнішній вигляд | Порошок від-білого до коричневого; не-білий гранульований | Візуальна перевірка сорту та ступеня окислення |
Вміст азоту та розподіл частинок за розміром є двома параметрами, які найбільш сильно контролюють відновлення в ковші. Груба добавка розчиняється повільніше та забезпечує нижче, але більш передбачуване відновлення, тоді як дрібнодисперсний матеріал розчиняється швидше, але більш схильний до втрат зі шлаком і до окислення на поверхні розплаву.
Примітки щодо застосування для металургів і виробників вогнетривів
При виробництві сталі нітрид феросиліцію зазвичай додають під час випуску або в ковш, щоб азот мав час розчинитися перед литтям. Швидкість додавання встановлюється цільовим рівнем азоту для сорту, а не фіксованим рецептом, оскільки відновлення азоту залежить від складу сталі, температури, практики шлаку та присутності інших нітридоутворювачів.
У вогнетривах нітрид феросиліцію використовується в безводній глині для випускних отворів і магнезіальних-заливках, де його стабільність при високій-температурі та реакція з матрицею контролюють властивості робочої футеровки. Гранульований продукт є кращим, якщо потрібне контрольоване виділення азоту.
Необхідно суворо контролювати вміст елементів у будь-якій сталеплавильній суміші. Як недостатнє, так і надмірне-додавання азоту змінює баланс між міцністю та в’язкістю, тому в рослинництві слід прив’язувати заряд нітриду феросиліцію до перевіреної цілі азоту та до звичайного аналізу продукту.
Часті запитання
З: Для чого використовується нітрид феросиліцію?
Він використовується як носій азоту та кремнію у виробництві сталі та як сировина для виготовлення вогнетривів, у тому числі безводної глини для випускних отворів і лиття на основі-магнію.
З: Який вплив азоту в нітриді феросиліцію на розплавлену сталь?
Азот розчиняється в розплаві та випадає в осад у вигляді дрібних нітридів, очищаючи зерна та підвищуючи міцність, міцність-зерна-на межі та зносостійкість.
З: Чи діє нітрид феросиліцію як розкислювач?
так Вміст кремнію реагує з розчиненим киснем у розплавленій сталі та видаляє надлишок кисню, що також зменшує -пов’язане з киснем магнітне старіння електротехнічної сталі.
З: Для яких сталей нітрид феросиліцію найбільше виграє?
Зерниста-рафінована арматура, як-от HRB400, кремніє-орієнтована електротехнічна сталь, яка використовується через її магнітні властивості, і спеціальні сталі, у яких контрольовані рівні азоту покращують міцність і в’язкість.
Q: Які розміри нітриду феросиліцію доступні?
Сталеплавильні сорти зазвичай постачаються у вигляді гранул розміром 0-3 мм, 1-10 мм і 10-50 мм, тоді як вогнетривкі сорти поставляються у вигляді порошку або шматків, включаючи 10-100 мм матеріал для спеціальних завдань.
З: Чи може забагато нітриду феросиліцію погіршити якість сталі?
так Неконтрольований залишковий азот у м’якій сталі може спричинити деформаційне старіння та крихкість, тому додавання має відповідати цільовому вмісту азоту марки.
З: Яка різниця між вогнетривким і сталеплавильним нітридом феросиліцію?
Вогнетривкий сорт постачається у вигляді не-білого або коричневого порошку для глиняних і ливарних систем, а сталеплавильний сорт — це не-білий гранульований продукт, розроблений для швидкого контрольованого поглинання азоту в ковші.