Ferro räninitriid on nitreeritud ferrosulam, mis ühendab kaks funktsiooni ühes lisandis: see varustab räni legeeriva elemendina ning lämmastikku tugevdava ja struktuuri{0}}kontrolliva elemendina. See kahekordne roll muudab selle atraktiivseks kõrgtugeva malmi tootmisel ja teraseklassides, kus lämmastik on pigem sihilik legeeriv lisand kui lisand, mida tuleb minimeerida. Selle koostises on tavaliselt märgitud räni vahemikus 20–40%, lämmastikku vahemikus 15–25%, kusjuures tasakaalu moodustab raud.
Tootmismarsruudid: nitriidi ferrosilicon
Kõik kaubanduslikud marsruudid algavad ferrosiliconist ja lõpevad sulamis keemiliselt seotud lämmastikuga. Valitud marsruut määrab saavutatava lämmastiku taseme ja nitriidi faasijaotuse järjepidevuse.
| Marsruut | Põhimõte | Tingimused |
|---|---|---|
| Ferrosiliitsiumi otsene nitrideerimine | FeSi, tavaliselt FeSi 75, kuumutatakse lämmastiku atmosfääris | 1200-1400 kraadi Celsiuse järgi mitu tundi; piiratud tahkisdifusiooniga |
| Karbotermiline redutseerimine nitrideerimisega | Räni, süsinik, raud ja lämmastikuallikas reageerisid koos | 1500-1600 kraadi Celsiuse järgi elektrikaares või induktsioonahjus |
| Plasma või mikrolaineahju{0}}toega nitrideerimine | Aktiveeritud lämmastiku liigid kiirendavad reaktsiooni | Kiirem kineetika, võimalik madalam temperatuur; arendus- ja katsemastaap |
Ferrosiliitsiumi lähteaine ise on standardtoode: GB/T 2272 määratleb ferrosiliitsiumi klassid ja FeSi 75, mille ränisisaldus jääb -seitsmekümnendate protsendivahemikku, on tavaline laeng nitridimisel, kuna selle räni aktiivsus ja sulamiskäitumine sobivad reaktsiooniga. Ferrosilikooniga kaasas olevad lisandid, eriti alumiinium ja kaltsium, mõjutavad nitriidi faaside moodustumist ja seetõttu mõjutavad valmislisandi jõudlust.
Protsessi etapid ja kvaliteedikontroll
Otsese nitrideerimise teel purustatakse laeng kõigepealt pinna suurendamiseks, kuna reaktsioon liigub osakeste pinnalt sissepoole ja nitriidi jämedad tükid moodustavad aeglaselt ja ebaühtlaselt. Seejärel puhastatakse reaktor õhu eemaldamiseks inertgaasiga, sisestatakse kõrge -puhtusastmega lämmastik ja hoitakse temperatuuri, kuni saavutatakse lämmastiku sihtsisaldus, ning toode jahutatakse lämmastiku all, et vältida nitriidifaaside lagunemist. Viimased etapid on purustamine ja suuruse määramine vastavalt kliendi lisamissüsteemile vajalikule osakeste jaotusele. Kontrolltestid hõlmavad spektromeetriliselt räni, rauda ja lämmastikku, reageerimata räni ja raua jääke ning hapnikusisaldust, kuna oksiidide lisamine vähendab vahukulbi lisamise tõhusust.
Raua ja terase metallurgilised funktsioonid
Kõrgtugevas malmis toimib ferrosenitriid sõlme tekitava ja inokuleeriva lisandina. See soodustab sferoidse grafiidi moodustumist ja suurendab grafiidi tuuma moodustumist, mis vähendab külma, täpsustab struktuuri ja parandab töödeldavust. Kuna see tarnib räni ja lämmastikku koos, võib see osaliselt asendada eraldi töötlusi ning see tekitab vähem räbu ja suitsu kui puhta magneesiumiga töötlemise teed. Terasetootmisel toimib see kombineeritud deoksüdeerija ja legeeriva lisandina ning lämmastiku kandjana mikrolegeeritud ja eriklassidele, kus lämmastik ühineb alumiiniumi, vanaadiumi või titaaniga, moodustades peeneid nitriide, mis täpsustavad terastruktuuri ja parandavad roomamiskindlust. Lämmastikku-kandvad roostevaba ja kuuma{5}}kindlad klassid põhinevad samal mehhanismil.
Märkused spetsifikatsiooni ja käsitsemise kohta
Lämmastikusisaldus on hinnaline parameeter, nii et sertifikaadil tuleks koos räni ja rauaga kajastada ka lämmastikuanalüüs, kasutades kindlaksmääratud analüütilist meetodit. Osakeste suurus loeb sama palju kui keemia: liiga peen toode lahustub ja aurustub liiga kiiresti, liiga jäme toode aga lahustub aeglaselt ja annab ebaühtlase lämmastiku taastumise. Niiskuse kogunemine ladustamise ajal võib vahukulpi viia vesinikku ja hapnikku, seega peab pakend olema niiskuskindel ja varu tuleks pöörata. Marke võrdlevad ostjad peaksid hinda normaliseerima tonni kohta tarnitud lämmastiku suhtes, mitte lisamise üldhinnaga.
Korduma kippuvad küsimused
Q:Mis on ferrosilikoonnitriidi tüüpiline koostis?
V: Räni on tavaliselt 20–40%, lämmastikku 15–25%, tasakaalu moodustab raud. Lämmastikusisaldus on parameeter, mis määrab hinna.
Q:Kuidas toodetakse ferrosilikoonnitriidi?
V: Kõige tavalisem viis soojendab FeSi 75 lämmastikuatmosfääris 1200–1400 kraadi Celsiuse järgi mitu tundi. Teine viis reageerib ränidioksiidi, süsiniku, raua ja lämmastikuallikaga 1500–1600 kraadi Celsiuse järgi elektrikaares või induktsioonahjus.
Q:Miks purustatakse ferrosiliitsi enne nitrideerimist?
V: Reaktsioon kulgeb osakeste pinnalt sissepoole, nii et purustamine suurendab pindala ja lühendab soovitud lämmastikusisalduse ühtlaseks saavutamiseks kuluvat aega.
Q:Mida teeb ferrosilikoonnitriid kõrgtugevas malmis?
V: See toimib sõlme tekitava ja inokuleeriva lisandina, soodustades sferoidse grafiidi ja grafiidi tuuma moodustumist, vähendades jahedust ja parandades töödeldavust, varustades samal ajal räni ja lämmastikku.
Q:Milline standard hõlmab ferrosiliitsi lähteainet?
V: GB/T 2272 määratleb ferrosiliitsiumi klassid ja FeSi 75 on klass, mida tavaliselt nitridamisahjudesse laetakse.
Q:Kas osakeste suurus mõjutab lämmastiku taastumist?
V: Jah. Väga peen toode lahustub ja suitseb liiga kiiresti, samas kui väga jäme toode lahustub aeglaselt, seega tuleks lämmastikusisalduse kõrval täpsustada ka osakeste suurusjaotus.