Kaj ferosilicijev nitrid prispeva k kopeli staljenega jekla
Ferosilicijev nitrid je ferolegura-z nitridom, ki se uporablja kot dodatek pri izdelavi jekla, zlasti za posebna jekla, ki se nato kuje. Prenaša dušik v obliki, ki se zlahka raztopi v tekočem jeklu, in ker je njegova vsebnost silicija tudi uporabna, eno polnjenje dobavlja dva legirna elementa hkrati. Dodan v lonec ali peč dvigne raven dušika v kopeli, hkrati pa prispeva k dezoksidaciji, zato je pogosto prednost pred drugimi nosilci dušika, ko sta potrebna tako dušik kot silicij.
Koristni učinki dušika v jeklu
Dušik, raztopljen v jeklu, ni samodejno škodljiv. V nadzorovanih količinah krepi ferit z utrjevanjem-v trdni raztopini, rafinira zrna z obarjanjem nitridov ter povečuje trdoto in odpornost proti obrabi. V avstenitnih razredih dušik stabilizira avstenit in omogoča zamenjavo dela niklja, hkrati pa izboljša odpornost proti lokalni koroziji in poveča mejo tečenja brez velike izgube duktilnosti. Pri posebnih feritnih jeklih lahko majhen, namerno nadzorovan dodatek dušika izboljša trdnost in kaljivost.
Škodljivi učinki: staranje, modra krhkost in izguba žilavosti
Težava z dušikom je časovna določitev. Dušik, ki ostane v prenasičeni trdni raztopini po ohlajanju, se počasi izloča kot železov nitrid in ta izločanje izkrivlja kovinsko mrežo in ustvarja notranjo napetost. Vidne posledice so deformacijsko staranje, postopna izguba duktilnosti s časom in poslabšanje udarne žilavosti. Krhkost-z dušikom v jeklu z nizko-ogljičnim ogljikovim dioksidom je podobna tisti, ki jo povzroča fosfor, vendar se na splošno šteje za bolj škodljivo, ker napreduje s staranjem, medtem ko je krhkost zaradi fosforja nizko-temperaturni učinek brez komponente staranja. Ko je fosforja že veliko, je škoda, ki jo je mogoče pripisati dušiku, še večja.
Modra krhkost je klasičen simptom. Ko se jeklo z visoko vsebnostjo dušika segreje na približno 250-450 C, se površina obarva modro, natezna trdnost se poveča, udarna žilavost pa pade. Ker se ta temperaturni pas prekriva s predgretjem pri varjenju in pogoji delovanja nekaterih komponent, je nadzor dušika vprašanje-kakovosti varjenja, pa tudi vprašanje mehanskih-lastnosti. Ko se vsebnost dušika poveča, se varljivost na splošno poslabša zaradi poroznosti in tršega, na razpoke-občutljivejšega območja, ki je izpostavljeno toploti.
Kako aluminij spremeni ravnotežje dušika
Aluminij je standardni korektivni element. Dodajanje ustrezne količine aluminija v kopel tvori stabilen aluminijev nitrid, ki je veliko manj topen kot železov nitrid in zato veže dušik v neškodljivo, fino razpršeno obliko. Učinka sta dvojna: dušik, ki je na voljo za tvorbo železovega nitrida in povzroča staranje, se zmanjša, delci aluminijevega nitrida pa zaklenejo meje zrn avstenita in omejujejo rast zrn med kasnejšo vročo obdelavo. To je isti mehanizem, zaradi katerega je uporaba aluminijevega-dušika uporabna za prečiščevanje zrn pri posebnem-kovanju jekla.
Odmerno okno je ozko. Premalo aluminija ne pusti dušika, da povzroči staranje; preveč pušča grobe vključke aluminijevega oksida, ki zmanjšujejo čistočo, vplivajo na učinkovitost utrujenosti in lahko zamašijo livarske šobe. Specifikacije za dušik in aluminij so zato vedno določene skupaj in ne ločeno.
Tipična praksa sestavljanja in dodajanja
| Postavka | Tipično območje | Komentiraj |
|---|---|---|
| Dušik | 25-32% | Glavni aktivni element, nastavi dodatno težo |
| Silicij | 45-55% | Prispeva k deoksidaciji in legiranju |
| Aluminij | največ 1,5 % | Ohranjajte nizko, da omejite vključitve |
| Ogljik | največ 0,5 % | Ustrezno za nizko{0}}ogljične razrede jekla |
| Velikost delcev | 1-10 mm ali v prahu | Nadzoruje stopnjo raztapljanja in predelavo |
Polnjenje v lonec med točenjem ali v peč po deoksidaciji, ko je raztopljeni kisik že reduciran.
Izračunajte dodatek iz ciljne vsebnosti dušika in analize serije, nato pa preverite z vzorcem kopeli.
Pričakujte nižji izkoristek iz finega prahu, izpostavljenega zraku, in višji izkoristek iz gostih granul, dodanih v globino.
Po dodatku skupaj preverite dušik in aluminij, da potrdite, da je bil zajet prosti dušik.
Ker je raztapljanje odvisno od časa, lahko dodatek, narejen prepozno pri točenju, delno ostane v žlindri ali kot neraztopljeni delci, kar daje rezultat za dušik pod ciljnim, čeprav je bila toplota napolnjena, kot da bi se zlitina popolnoma raztopila. Vzorčenje po kratkem obdobju zadrževanja daje veliko bolj zanesljiv podatek kot vzorčenje v trenutku dodajanja.
pogosta vprašanja
V: Ali je dušik v jeklu vedno škodljiv?
Ne. V nadzorovanih mejah dušik krepi matriko in izboljša strukturo zrn; poškodba nastane predvsem takrat, ko presežek dušika ostane v trdni raztopini in se počasi obori kot železov nitrid.
V: Kaj povzroča modro krhkost?
Segrevanje jekla z visoko vsebnostjo-dušika na približno 250–450 C. V tem območju se poveča trdnost, medtem ko udarna žilavost pade, površina pa je temperirano modra.
V: Zakaj je dušik škodljiv v primerjavi s fosforjem?
Oba sta krhka nizko{0}}ogljičnega jekla. Dušik se v tem kontekstu šteje za bolj škodljivega, ker njegovi učinki napredujejo s časom skozi staranje, medtem ko fosfor povzroča nizko{2}}temperaturno krhkost brez komponente staranja.
V: Kako aluminij preprečuje staranje?
Tvori stabilen aluminijev nitrid, ki odstrani dušik iz trdne raztopine in prepreči počasno obarjanje železovega nitrida. Delci tudi omejujejo rast avstenitnih zrn.
V: Ali je mogoče dodati preveč aluminija?
ja Presežek aluminija tvori grobe vključke aluminijevega oksida, ki zmanjšujejo čistočo in lahko zamašijo šobe, zato sta aluminij in dušik navedena skupaj.
V: Kako se nadzoruje rekuperacija dodatka dušika?
Predvsem glede na velikost delcev, globino dodajanja in čas. Groba zrnca, dodana globoko v kopel med točenjem, zagotavljajo najbolj dosledno okrevanje.
