Које су примене праха феро силицијум нитрида Си3Н4 у металургији?

Силицијум нитрид (СиН₄) прах, са Си₃Н₄ као основном фазом, обично садржи 55%-65% Си, 10%-15% Н и 15%-25% Фе, са укупним нечистоћама (Ал, Ца, С, П) мањим или једнаким 3%. Његове основне карактеристике подржавају различите примене у металуршком пољу:

 Јака термодинамичка стабилност:Си₃Н₄ има тачку топљења од приближно 1900 степени и не разлаже се у растопљеном челику/гвожђу испод 1600 степени, што резултира благом и контролисаном реакцијом.

 Погодна реактивност:Слободна енергија реакције између Си и О (ΔГ₂₀₀₀К=-477 кЈ/мол) и између Н и О су ниске, што омогућава ефикасну деоксидацију без уношења штетних нечистоћа.

 Одличне карактеристике честица:Индустријски{0}} прах има величину од 100-300 месх (48-150 μм), велику специфичну површину и лако се распршује у растопљеном металу, што резултира добром униформношћу реакције.

(1) Деоксидација у производњи челика: побољшање чистоће и стабилности растопљеног челика

Силицијум нитрид прах, као високо ефикасанкомпозитни деоксидатор, има значајне предности у односу на традиционалнеферосилицијуми деоксидатори алуминијума:

Механизам деоксидације:

Си₃Н₄ реагује са О у истопљеном челику да би се створио СиО₂ и Н₂. СиО₂ има густину од 2,65 г/цм³, далеко нижу од растопљеног челика (7,8 г/цм³), што га чини лако плутајућим и уклања се са шљаком. Када Н₂ побегне у облику мехурића, може да носи неке мале инклузије, додатно пречишћавајући растопљени челик.

Погодни сценарији:

Применљиво на ниско{0}}легирани челик високе{1}}ће чврстоће, челик за лежајеве, челик за опруге и друге челике са високим захтевима за чистоћу. Може смањити унутрашњу порозност и дефекте инклузије у челику и побољшати затезну чврстоћу и век трајања.

(2) Подешавање легирања: Оптимизација механичких својстава челика

Си и Н раде синергијски како би постигли равнотежу између "јачања и каљења" челика:

Механизам за јачање:

Си се раствара у гвозденој решетки, изазивајући изобличење решетке, ометајући кретање дислокација и побољшавајући чврстоћу и тврдоћу челика; Н формира фине и дисперговане нитриде (као што су НбН и ВН) са елементима као што су Нб и В у челику, производећи ефекат јачања падавина, док рафинишу зрна;

Подаци о побољшању учинка:

Приликом производње легираног челика високе{0}}врсте, додавањем 0,4%-0,8%силицијум нитрид феро прахповећава границу течења челика за 15%-20%, затезну чврстоћу за 10%-15%, а издужење остаје изнад 18%, уравнотежење чврстоће и пластичности;

(3) Област ливења: побољшање квалитета ливења и могућности обликовања

Силицијум нитрид гвожђе у праху има функције инокулације и подешавања течности, погодан за сиви ливени гвожђе, нодуларно гвожђе и прецизно ливење:

Оптимизована течност:

Смањује површински напон растопљеног гвожђа, смањујући вискозитет 15%-20%, побољшавајући капацитет пуњења растопљеног гвожђа и смањујући недостатке као што су „недовољно изливање“ и „хладно затварање“;

Рафинирање зрна:

Честице праха делују као хетерогена нуклеациона језгра у растопљеном гвожђу, промовишући равномерно таложење графита, пречишћавајући величину зрна одливака од 80 μм до 30-40 μм, повећавајући чврстоћу за 25%-30% и побољшавајући отпорност на хабање;

(4) Производња специјалног челика: испуњавање захтева за перформансе врхунских-сценарија

У производњи специјалних челика као што су високо{0}}легуре и нерђајући челик, прах феро силицијум нитрида игра јединствену улогу:

Легура{0}при високим температурама:

Када се користи у производњи високо{0}}легура на високим температурама за лопатице турбина аеро-мотора, Н формира стабилне нитриде са елементима као што су Цр и Цо, повећавајући чврстоћу легуре при пузању на 1000 степени за више од 25%, повећавајући отпорност на оксидацију за 30% и био је способан да издржи високу температуру и екстремно струјање ваздуха;

нерђајући челик:

Додавање праха од 0,3%-0,5% може оптимизовати дистрибуцију Цр у нерђајућем челику, избећи стварање области сиромашних Цром и пречистити зрна, повећавајући време отпорности на корозију у сланом спреју од 200х. Продужено на преко 350 сати, погодно за високо корозивна окружења као што су хемијска опрема и поморски инжењеринг;

Други специјални челици:

У производњи алатног челика, може побољшати црвену тврдоћу и отпорност на хабање челика; У производњи челика на ниским{0}}има, смањује температуру ломљивог прелаза кроз пречишћавање зрна, омогућавајући челику да одржи добру жилавост на -60 степени.

(1) Контрола количине додатка

Деоксидација у производњи челика:

0,3%-0,6% (маса челика), прекомерно додавање може лако довести до прекомерног садржаја Н у челику (преко 0,015%), изазивајући "кртост азота";

Инокулација за ливење:

0,2%-0,5% (маса растопљеног гвожђа), прекомерно додавање ће учинити ливење превише тврдим, што утиче на перформансе обраде;

Специјално легирање челика:

0,4%-0,8% (маса истопљеног челика), потребно је прецизно подесити према циљном саставу челика.

(2) Време и начин сабирања

производња челика:

Додати током каснијих фаза топљења пуњења у пећи (температура челика 1500-1600 степени) да би се обезбедила уједначена дисперзија праха и избегла локална агломерација;

Цастинг:

Додајте 1-2 минута пре тапкања растопљеног гвожђа или додајте током процеса сипања да бисте побољшали ефекат инокулације.

(3) Избор материјала

Захтеви за чистоћу:

ФеСи3Н4 прах високе{0}}чистоће (садржај Си₃Н₄ већи или једнак 90%, укупне нечистоће мање од или једнаке 1%) се користи за високе-врсте челика;

Избор величине:

100-200 месх праха за обичну производњу челика / ливење, 200-300 месх фини прах за прецизно ливење како би се осигурала уједначена реакција.