Nitrid ferosilícium ako nosič dusíka a kremíka
Nitrid ferosilicia je ferozliatina, ktorej hlavnou fázou je nitrid kremíka (Si3N4), sprevádzaný voľným železom a malým množstvom iných zložiek. Dodáva sa oceliarňam a výrobcom žiaruvzdorných materiálov ako sivo-biely alebo hnedý materiál: prášok pre žiaruvzdorné materiály a granulovaný produkt na výrobu ocele. Pretože dodáva dusík a kremík v jedinom prídavku, používa sa pri odlievaní špeciálnej ocele, v bezvodej hline z odpichových dier a pri výrobe-rafinovanej výstuže.
Pridanie nitridu ferosilicia do roztavenej ocele vykoná dve úlohy naraz. Dusík, ktorý nesie, sa rozpúšťa v tavenine a neskôr sa vyzráža ako jemné častice nitridu, zatiaľ čo kremík pôsobí ako silný deoxidátor, ktorý sa spája s rozpusteným kyslíkom a znižuje kyslíkovú záťaž taveniny. Kremík, ktorý zostáva v roztoku, potom prispieva k spevneniu pevného-roztoku.
Vplyv dusíka na tuhnutie a konečné vlastnosti
Zjemnenie zrna:dusík sa spája so silnými nitridotvornými látkami a vytvára jemné, dispergované nitridové častice, ktoré pri tuhnutí a opätovnom zahriatí vymedzujú hranice zŕn.
Sila:jemná disperzia zvyšuje klznosť a pevnosť v ťahu, a preto sa legovanie dusíkom používa na rebrované tyče valcované za tepla- ako HRB400 a na špeciálne ocele.
Odolnosť voči tečeniu:pretože sa nitridy zrážajú na hraniciach zŕn, zvyšujú aj pevnosť hraníc zŕn pri vysokých{0}}teplotách{1}}a zlepšujú tečenie.
Povrchové kalenie:nitridácia povrchu ocele zvyšuje tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu a zlepšuje odolnosť proti korózii, hoci vplyv samotného zvyškového dusíka na odolnosť proti hromadnej korózii je mierny.
Riziko starnutia:v mäkkej oceli môže zvyškový dusík, ktorý nie je kontrolovaný, spôsobiť starnutie a skrehnutie, takže pridávanie dusíka musí zodpovedať vyrábanej triede.
Vplyv kremíka na kvalitu ocele
Kremík sa rozpúšťa vo ferite aj austenite a je jedným z najúčinnejších spevňovačov pevných{0}}roztokov, ktoré má výrobca ocele k dispozícii. Jeho posilňujúci účinok je na druhom mieste po fosfore a je silnejší ako u mangánu, niklu, chrómu, volfrámu, molybdénu alebo vanádu pri rovnakých úrovniach prídavku.
Kremík tiež mení fyzikálne vlastnosti spôsobmi, ktoré sú dôležité pre elektroocele: znižuje hustotu, tepelnú vodivosť a elektrickú vodivosť, podporuje hrubnutie feritového zrna, znižuje koercitívnu silu a stratu magnetickej hysterézy a zvyšuje permeabilitu v slabých magnetických poliach. Kompromisom-je zníženie magnetickej indukcie v silných poliach. Pretože kremík je silný deoxidačný prostriedok, znižuje aj efekt magnetického starnutia spôsobený rozpusteným kyslíkom a dusíkom.
Typické parametre špecifikácie
| Parameter | Typický obchodný sortiment | Prečo na tom záleží |
|---|---|---|
| Obsah dusíka | 15 % až 30 % | Nastavuje prívod dusíka na tonu ocele a veľkosť prídavku |
| Obsah kremíka | 45 % až 55 % | Riadi deoxidačnú silu a príspevok k posilneniu pevného-roztoku |
| Hlavná fáza | Si3N4 s voľným železom | Určuje správanie pri rozpúšťaní v tavenine |
| Granulometria, výroba ocele | 0-3 mm, 1-10 mm, 10-50 mm | Ovplyvňuje rýchlosť rozpúšťania a regeneráciu |
| Granulometria, žiaruvzdorná | Prášok, vrátane 10-100 mm hrudky pre špeciálne účely | Riadi správanie sa tesnenia a spekania vo výstelke |
| Vzhľad | Off-biely až hnedý prášok; šedo-biele zrnité | Vizuálna kontrola stupňa a oxidačného stavu |
Obsah dusíka a distribúcia veľkosti častíc sú dva parametre, ktoré najsilnejšie riadia regeneráciu v panve. Hrubý prídavok sa rozpúšťa pomalšie a poskytuje nižšiu, ale predvídateľnejšiu výťažnosť, zatiaľ čo jemný materiál sa rozpúšťa rýchlejšie, ale je náchylnejší na straty s troskou a na oxidáciu na povrchu taveniny.
Aplikačné poznámky pre oceliarov a výrobcov žiaruvzdorných materiálov
Pri výrobe ocele sa nitrid ferosilicia bežne pridáva počas odpichu alebo v panve, takže dusík má čas na rozpustenie pred odlievaním. Rýchlosť pridávania je stanovená cieľovou hladinou dusíka pre daný druh, a nie pevnou receptúrou, pretože regenerácia dusíka závisí od zloženia ocele, teploty, troskovej praxe a prítomnosti iných látok tvoriacich nitrid.
V žiaruvzdorných materiáloch sa nitrid ferosilicia používa v bezvodej hline s odpichovými dierami a v odliatkoch na báze magnézie-, kde jeho vysoká-teplotná stabilita a jeho reakčné správanie s matricou riadia vlastnosti pracovnej výmurovky. Granulovaný produkt je výhodný tam, kde sa vyžaduje riadené uvoľňovanie dusíka.
Obsah prvkov v akomkoľvek prídavku na výrobu ocele musí byť prísne kontrolovaný. Nedostatočné-pridávanie aj nadmerné{2}}pridávanie dusíka mení rovnováhu medzi pevnosťou a húževnatosťou, preto by prax v závode mala spojiť dávku nitridu ferosilicia s overeným cieľom dusíka a s rutinnou analýzou produktu.
Často kladené otázky
Otázka: Na čo sa používa nitrid ferosilicia?
Používa sa ako nosič dusíka a kremíka pri výrobe ocele a ako surovina v žiaruvzdorných materiáloch vrátane bezvodého odpichového ílu a odliatkov na báze -horčíka.
Otázka: Aký je účinok dusíka v nitride ferosilicia na roztavenú oceľ?
Dusík sa rozpúšťa v tavenine a vyzráža sa vo forme jemných nitridov, čím sa zrná rafinujú a zvyšujú pevnosť, hraničná pevnosť zŕn-pri vysokých{1}}teplotách a odolnosť proti opotrebovaniu.
Otázka: Funguje nitrid ferosilicia ako deoxidátor?
áno. Obsah kremíka reaguje s rozpusteným kyslíkom v roztavenej oceli a odstraňuje prebytočný kyslík, čím sa tiež znižuje magnetické starnutie-súvisiace s kyslíkom v elektrooceľiach.
Otázka: Ktoré ocele najviac profitujú z nitridu ferosilicia?
Zrnitá-rafinovaná výstuž, ako je HRB400, kremíkové-orientované elektroocele používané pre ich magnetické vlastnosti a špeciálne ocele, kde kontrolované hladiny dusíka zlepšujú pevnosť a húževnatosť.
Otázka: Aké veľkosti nitridu ferosilicia sú k dispozícii?
Oceľové triedy sa zvyčajne dodávajú ako granule vo veľkostiach ako 0-3 mm, 1-10 mm a 10-50 mm, zatiaľ čo žiaruvzdorné triedy sa dodávajú ako prášok alebo kusové, vrátane 10-100 mm materiálu pre špeciálne účely.
Otázka: Môže príliš veľa nitridu ferosilicia poškodiť kvalitu ocele?
áno. Nekontrolovaný zvyškový dusík v mäkkej oceli môže spôsobiť starnutie a skrehnutie, takže pridávanie musí zodpovedať cieľovej hodnote dusíka.
Otázka: Aký je rozdiel medzi žiaruvzdorným a oceľovým nitridom ferosilicia?
Žiaruvzdorná trieda sa dodáva ako sivo{0}}biely alebo hnedý prášok pre ílové a odlievacie systémy, zatiaľ čo trieda na výrobu ocele je sivo-biely granulovaný produkt určený na rýchle a kontrolované nasávanie dusíka v panve.