Ferosilicijev nitrid kao nosač dušika i silicija
Ferosilicij nitrid je ferolegura čija je glavna faza silicijev nitrid (Si3N4), popraćen slobodnim željezom i malim količinama drugih komponenti. Isporučuje se tvornicama čelika i proizvođačima vatrostalnih materijala kao prljav-bijeli ili smeđi materijal: prah za vatrostalnu upotrebu i granulirani proizvod za proizvodnju čelika. Budući da isporučuje dušik i silicij u jednom dodatku, koristi se u posebnom lijevanju čelika, u bezvodnoj glini za slavine iu zrna-pročišćenoj proizvodnji armature.
Dodavanje ferosilicijevog nitrida rastaljenom čeliku obavlja dva posla odjednom. Dušik koji nosi otapa se u talini i kasnije precipitira kao fine čestice nitrida, dok silicij djeluje kao jak deoksidizator, spajajući se s otopljenim kisikom i smanjujući opterećenje kisikom u talini. Silicij koji ostaje u otopini zatim pridonosi jačanju-čvrste otopine.
Učinak dušika na skrućivanje i konačna svojstva
Pročišćavanje zrna:dušik se kombinira s jakim tvorcima nitrida kako bi se proizvele fine, raspršene čestice nitrida koje učvršćuju granice zrna tijekom skrućivanja i ponovnog zagrijavanja.
Snaga:fina disperzija povećava popuštanje i vlačnu čvrstoću, zbog čega se legiranje dušikom primjenjuje na vruće{0}}valjane rebraste šipke kao što je HRB400 i na posebne čelike.
Otpornost na puzanje:budući da se nitridi talože na granicama zrna, oni također povećavaju čvrstoću-granica zrna-na visokoj temperaturi i poboljšavaju performanse puzanja.
Površinsko otvrdnjavanje:nitriranje čelične površine povećava tvrdoću i otpornost na habanje i poboljšava otpornost na koroziju, iako je učinak samog zaostalog dušika na otpornost na koroziju skroman.
Rizik od starenja:u mekom čeliku, zaostali dušik koji nije kontroliran može uzrokovati starenje zbog deformacije i krtost, tako da se dodaci dušika moraju uskladiti s kvalitetom koja se proizvodi.
Učinak silicija na kvalitetu čelika
Silicij se otapa i u feritu i u austenitu i jedan je od najučinkovitijih ojačivača čvrste{0}}otopine koji su dostupni proizvođaču čelika. Njegov učinak jačanja je drugi nakon fosfora i jači je od mangana, nikla, kroma, volframa, molibdena ili vanadija pri jednakim dodanim razinama.
Silicij također mijenja fizikalna svojstva na načine koji su važni za elektrotehničke čelike: smanjuje gustoću, toplinsku vodljivost i električnu vodljivost, potiče zgrubljivanje feritnih zrna, smanjuje koercitivnu silu i gubitak magnetske histereze i povećava permeabilnost u slabim magnetskim poljima. Kompromis-je smanjenje magnetske indukcije pod jakim poljima. Budući da je silicij jak deoksidans, on također smanjuje magnetski učinak starenja uzrokovan otopljenim kisikom i dušikom.
Tipični parametri specifikacije
| Parametar | Tipičan komercijalni asortiman | Zašto je to važno |
|---|---|---|
| Sadržaj dušika | 15% do 30% | Postavlja unos dušika po toni čelika i veličinu dodatka |
| Sadržaj silicija | 45% do 55% | Kontrolira snagu deoksidacije i doprinos jačanju-krute otopine |
| Glavna faza | Si3N4 sa slobodnim željezom | Određuje ponašanje otapanja u talini |
| Granulometrija, proizvodnja čelika | 0-3 mm, 1-10 mm, 10-50 mm | Utječe na brzinu otapanja i oporavak |
| Granulometrija, vatrostalna | Prah, uključujući grudicu od 10-100 mm za posebne zadatke | Kontrolira ponašanje pakiranja i sinteriranja u oblogu |
| Izgled | Pri-bijeli do smeđi prah; sivo-bijele granule | Vizualna provjera stupnja i oksidacijskog stanja |
Sadržaj dušika i raspodjela veličine čestica dva su parametra koji najjače kontroliraju oporavak u loncu. Grubi dodatak otapa se sporije i daje manji, ali predvidljiviji oporavak, dok se fini materijal otapa brže, ali je skloniji gubitku s troskom i oksidaciji na površini taline.
Napomene za primjenu za proizvođače čelika i vatrostalnih materijala
U proizvodnji čelika, ferosilicij nitrid se obično dodaje tijekom točenja ili u loncu kako bi se dušik imao vremena otopiti prije lijevanja. Stopa dodavanja je postavljena ciljnom razinom dušika za kvalitetu, a ne fiksnim receptom, jer oporavak dušika ovisi o sastavu čelika, temperaturi, praksi troske i prisutnosti drugih tvoraca nitrida.
U vatrostalnim materijalima, ferosilicij nitrid se koristi u bezvodnoj glini za slavine i u ljevcima na bazi-magnezita, gdje njegova visoka-temperaturna stabilnost i njegovo reakcijsko ponašanje s matriksom kontroliraju svojstva radne obloge. Granulirani proizvod je poželjan tamo gdje je potrebno kontrolirano otpuštanje dušika.
Sadržaj elemenata u svakom dodatku za proizvodnju čelika mora biti strogo kontroliran. I premalo-dodavanje i prekomjerno-dodavanje dušika mijenjaju ravnotežu između čvrstoće i žilavosti, tako da bi praksa u biljkama trebala vezati punjenje ferosilicijevim nitridom na verificirani cilj dušika i na rutinsku analizu proizvoda.
Često postavljana pitanja
P: Za što se koristi ferosilicij nitrid?
Koristi se kao nosač dušika i silicija u proizvodnji čelika i kao sirovina u vatrostalnim materijalima, uključujući bezvodnu glinu za slavine i ljevake na bazi-magnezita.
P: Kakav je učinak dušika u ferosilicijevom nitridu na rastaljeni čelik?
Dušik se otapa u talini i taloži kao fini nitridi, pročišćavajući zrna i povećavajući čvrstoću, čvrstoću-zrna na visokim temperaturama-graničnu čvrstoću i otpornost na trošenje.
P: Djeluje li ferosilicij nitrid kao deoksidans?
Da. Sadržaj silicija reagira s otopljenim kisikom u rastaljenom čeliku i uklanja višak kisika, što također smanjuje magnetsko starenje-povezano s kisikom u električnim čelicima.
P: Koji čelici imaju najviše koristi od ferosilicijevog nitrida?
Zrna{0}}rafinirana armatura kao što je HRB400, silicij-orijentirani elektrotehnički čelici koji se koriste zbog svojih magnetskih svojstava i posebni čelici gdje kontrolirane razine dušika poboljšavaju snagu i žilavost.
P: Koje su veličine ferosilicijevog nitrida dostupne?
Klase za proizvodnju čelika obično se isporučuju kao granule u veličinama kao što su 0-3 mm, 1-10 mm i 10-50 mm, dok se vatrostalne vrste isporučuju kao prah ili komadi, uključujući materijal od 10-100 mm za posebne zadatke.
P: Može li previše ferosilicijevog nitrida naštetiti kvaliteti čelika?
Da. Nekontrolirani zaostali dušik u mekom čeliku može uzrokovati starenje zbog deformacije i krtost, tako da se dodavanje mora uskladiti s ciljnom količinom dušika za kvalitetu.
P: Koja je razlika između vatrostalnog i ferosilicijevog nitrida za proizvodnju čelika?
Vatrostalna vrsta isporučuje se kao prljav-bijeli ili smeđi prah za glinene i lijevane sustave, dok je vrsta za proizvodnju čelika prljavo{1}}bijeli granulirani proizvod dizajniran za brzo, kontrolirano sakupljanje dušika u loncu.