Нитрид ферросилиция (FeSiN): состав, практика прививки и применение
Оставить сообщение
Нитрид ферросилиция (FeSiN) — это азотсодержащая лигатура,-содержащая лигатуру, полученная путем азотирования порошка ферросилиция в печи с контролируемой атмосферой. В результате получается стабильный композит, в котором фазы нитрида кремния несут азот, а железо действует как связующая матрица, которая позволяет материалу предсказуемо растворяться в расплавленном металле. Литейные предприятия используют его главным образом в качестве модификатора и добавки, придающей форму графиту-, и все чаще в качестве источника азота при производстве стали и огнеупорных смесях.
Что такое нитрид ферросилиция
Материал представляет собой композит, а не одно соединение, поэтому в каждом заказе на поставку должны быть указаны содержание азота, кремния и баланс железа, а не одна цифра. Типичные коммерческие диапазоны показаны ниже; азотное число – это то, что управляет расчетами дозировки, ведь присадка покупается для подачи азота, а не массы.
| Параметр | Типичный диапазон | Почему это важно |
|---|---|---|
| Азот (Н) | 18-30% | Устанавливает норму добавления для целевого уровня азота |
| Кремний (Si) | 45-55% | Обеспечивает подъем модифицирующего кремния в расплаве. |
| Железо (Fe) | Баланс | Обеспечивает быстрое растворение в расплавах железа-углерода. |
| Размер комка | 10-50 мм, 2-5 мм, 0-2 мм | Подходит для метода инокуляции в ковше, промковше или пресс-форме. |
Как это работает при обработке ковкого чугуна
При производстве ковкого чугуна графит должен образовываться в виде конкреций, а не хлопьев. Магний является обычным элементом, образующим шаровидные образования, но магний бурно испаряется при температуре обработки, и его извлечение зависит от глубины ванны, температуры выпуска и геометрии резервуара для обработки. Азот-содержащий нитрид ферросилиция меняет эту картину: азот, выделяемый в расплав, представляет собой сильный графит-, способствующий образованию частиц, который увеличивает количество узелков, сокращает расстояние между ними и стабилизирует реакцию, что, в свою очередь, уменьшает выцветание магния между обработкой и заливкой.
Практическая польза является металлургической, а не коммерческой: поскольку реакция шаровидного образования протекает более спокойно, полученные отливки с меньшим разбросом соответствуют механическим требованиям, предъявляемым к маркам ковкого чугуна. Такие марки, как 60-40-18, 65-45-12 и 80-55-06 в семействе ASTM A536 или марки 450-10 и 500-7 по ISO 1083, все зависят от узелковости и количества узелков, а обработка азотом облегчает удержание этих целей в ковше. Обычно указывается шаровидность выше 85%, при этом форму графита оценивают на полированном, протравленном образце.
Выбор сорта и размера
Выбор размера основан на методе добавления, а не на химическом составе сплава. Комки размером 10-50 мм добавляются в ковш или обрабатывающий ковш, если есть время растворения. Гранулы размером 2–5 мм подходят для модифицирования в промковше и в потоке, а порошки размером 0–2 мм используются для инокуляции форм или порошковой проволоки, где оболочка проволоки выделяет добавку на контролируемую глубину. Слишком мелкий порошок окисляется при обращении, поэтому защитная упаковка и сухое хранение являются частью спецификации.
Анализ и проверка азота
Содержание азота следует определять методом плавления репрезентативной пробы в инертном газе — метода, предусмотренного для стали и железных сплавов стандартом ASTM E1019, который также учитывает углерод, серу и кислород в одном и том же анализаторе. Поскольку поступление азота-из атмосферы печи является известным источником колебаний, в сертификате должен быть указан метод отбора проб и количество приращений. Перекрестная-проверка со второй лабораторией ежеквартально является обычной практикой для литейных предприятий, на которых постоянно используются азотсодержащие модификаторы-.
Повторите ту же дисциплину в отношении размера: ситовой анализ доставленной фракции показывает, просеял ли поставщик материал или просто измельчил его.
Сталелитейное производство и другие применения
В сталеплавильном производстве нитрид ферросилиция используется там, где азот необходимо получить без добавления дорогостоящего чистого газа или ферромарганцевого азотного носителя. Аустенитные нержавеющие стали, упрочненные азотом-, некоторые марки поковок и некоторые электротехнические стали имеют характеристики азота в диапазоне, которого может достичь эта добавка. В огнеупорной практике добавки нитрида кремния улучшают жаропрочность и стойкость к термическому удару в смесях глинозема-карбида кремния-углерода, а также помогают ограничить окисление футеровки во время литья.
Упаковка, хранение и дозировка
Стандартная упаковка — мешки по 25 кг или 1000 кг с герметичным вкладышем от влаги. Магазин должен быть сухим и проветриваемым: влажный или влажный магазин вызывает поглощение азота-в виде запаха аммиака и ускоряет поверхностное окисление, разрушая сам приобретаемый элемент. Дозировка рассчитывается на основе целевого уровня азота, массы расплава и степени извлечения, полученной в ходе пробной плавки; первая пробная плавка производственного металла, а не только расчет, является надежным способом определения нормы добавления.
Часто задаваемые вопросы
Q:Является ли нитрид ферросилиция заменой магния в ковком чугуне?
Ответ: Это не прямая замена глубокой нодуляризации, но он широко используется вместе с добавлением пониженного содержания магния, при этом содержащийся в нем азот увеличивает количество узелков и ограничивает выцветание, которому подвергается только магний во время выдержки.
Q:Какое содержание азота следует заказывать?
О: Заказывайте самый высокий уровень азота, который соответствует характеристикам растворения вашего расплава, обычно в диапазоне 18-30 %. Более высокое содержание азота позволяет использовать меньшее количество азота для той же мишени, что снижает поглощение кремния и потери температуры.
Q:Какой размер подходит для инокуляции в промковше?
Ответ: Обычно выбирают гранулы размером 2–5 мм, поскольку они растворяются в течение времени пребывания в промковше, не всплывая в шлак.
Q:Как проверяется содержание азота?
A: Путем анализа плавления инертного газа на репрезентативной пробе в соответствии с подходом ASTM E1019 для азота в стали и железных сплавах, обычно подкрепляемым ситовым анализом фракций по размеру.
Q:Работает ли нитрид ферросилиция со сталью, а не с чугуном?
А: Да. В -упрочненных азотом нержавеющих и поковочных марках он является удобным носителем азота при условии, что восстановление установлено в ходе пробной плавки перед использованием в производственных спецификациях.
