Täiustatud ferrosilikoonnitriid sobib kõrgel temperatuuril{0}}tööstuslikuks kasutamiseks, kuna selle lämmastikku kantakse pigem räninitriidina, Si3N4, kui gaasi või hüdraatunud soolana. Räninitriid on kovalentselt seotud keraamiline faas, mis jääb tahkeks ja keemiliselt inertseks mis tahes terase või raua sulatise töötemperatuurist palju kõrgemal, nii et materjal säilib ladustamise, laadimise ja räbu kokkupuutel, kaotamata lämmastikku enne vanni jõudmist.
See üksainus konstruktsioonivalik selgitab suuremat osa tavaliste nitriiditud ferrosulamite ja täiustatud klasside jõudluse erinevusest: stabiilne lämmastiku tarnimine, hüdratsiooniriski puudumine ja prognoositav lagunemismuster sulatis.
Räninitriidi faasi termiline stabiilsus
Räninitriid ei sula terase valmistamise temperatuuril. See laguneb ligikaudu 1900 kraadi juures ja sellest madalamal temperatuuril säilitab see oma tugevuse ja kuju, millel on madal soojuspaisumistegur ja hea vastupidavus termilisele šokile. Ferrosulami praktilised tagajärjed on otsesed:
kuivatamisel, transportimisel või toatemperatuuril hoidmisel ei kao lämmastikku;
osake ei lagune kuuma räbukihi läbimisel, mistõttu nitriidifaas jõuab metallini, mitte ei oksüdeerub teel;
materjali saab siduda brikettideks või püssisegudeks ja kasutada tulekindla korpuse osana, kuna see ei pehmene nende kehade temperatuuridel.
Vastandina sellele leeliselise{0}}muldnitriidi lisanditega, mis hüdrolüüsuvad kergesti ja mida tuleb hoida suletuna, või gaasilise lämmastikuga läbipuhastusega, mis juhib gaasi vanni, kuid mida ei saa kasutada tulekindlas segus ja mis ei anna usaldusväärset mõõtmist ühe tonni metalli kohta.
Kontrollitud lämmastiku vabanemine sulas
Kui FeSiN osake lahustub, laguneb nitriidi faas ja lämmastik siseneb lahusesse järk-järgult, mitte ühe hooga. Tulemuseks on kontrollitud lämmastiku lisamine, mida struktuurikontroll vajab: lahusesse võetud lämmastik moodustab tahkumisel peeneid nitriide ja karbonitriide, täpsustades valutera struktuuri ning parandades tugevust, kulumiskindlust ja teatud klassides ka korrosioonikäitumist. Kuna lämmastik saabub koos lahustuvate osakestega, on saavutatud taastumine ühtlasem kui gaasi sissepritsega ja lisamist saab mõõta kaalu järgi lämmastiku sihttaseme suhtes.
Samal ajal vabanev räni deoksüdeerib vanni ja tootes sisalduv vaba räni lisab kuumuse räni spetsifikatsiooni. Kõrgtugeva ja tihendatud grafiitmalmi puhul on see kasulik; madala-räniga terase klasside puhul tuleb vastavalt valida selle klassi vaba räni sisaldus.
Toimivus võrreldes teiste nitreerimisteedega
| Marsruut | Lämmastiku kohaletoimetamine | Kõrge{0}}temperatuuri käitumine |
|---|---|---|
| Täiustatud ferrosilikoonnitriid | Mõõdetud kaalu järgi, kontrollitud vabastamine | Nitriidi faas on stabiilne kuni umbes 1900 kraadini |
| Lämmastikugaasi puhastamine | Gaas vanni, taastumine sõltub protsessist | Ei kehti tulekindlate või relvade kasutamisel |
| Nitreeritud mangaan | Mõõdetud kaalu järgi | Lisab mangaani, mida alati ei taheta |
| Leeliselised{0}}muldnitriidid | Mõõdetud kaalu järgi | Hügroskoopne, vajab suletud käitlemist |
Kus materjali kasutatakse
Tulekindlad vooderdised ja relvasegud.Si3N4 faas seob tulekindlaid terasid ja talub sulametalli ja räbu rünnakut, seega kasutatakse FeSiN-i tundide vooderdistes, kulpide löögipadjandites ja püstoliparandustes, kus see suurendab kuumatugevust ja pikendab kampaania eluiga.
Pidev valamine ja kulbiga töötlemine.Granulaati süstitakse või lisatakse lämmastiku kontrollimiseks ja metalli konditsioneerimiseks enne valamist, eriti autode valukodades, kus on ette nähtud -valu struktuur ja töödeldavus.
Kõrgtugev ja tihendatud grafiitmalm.Lämmastiku lisamine täpsustab grafiidi struktuuri ja koos lämmastikuga saabuv räni sobib raua räni spetsifikatsiooniga.
Elektritootmis- ja tööstuslikud gaasiturbiinid.Kõrgel{0}}temperatuuril kasutatavates valandites kasutatakse struktuuri kontrollimiseks lämmastikku-kandvaid sorte, kus prognoositav lämmastiku taaskasutus on olulisem kui lisandi maksumus tonni kohta.
Valik, suurus ja kvaliteedikontroll
Sorte tellitakse garanteeritud minimaalse kombineeritud lämmastikutaseme vastu, tavaliselt vahemikus umbes 15% kuni 25%, 0–1 mm, 1–3 mm ja peenemate pulbrilõikudega. Suurus on sertifitseeritud ASTM E11 testsõelmetega. Lämmastiku määramisel järgitakse ASTM E1019 inertgaasi liitmismeetodit, räni ja rauda kinnitatakse röntgenfluorestsentsi või induktiivsidestatud plasmaga ning kuivatuskadu{10}}kontroll kinnitab, et partii on hoitud kuivana. Lähteaineks olevad seotud ferrosiliitsiumi klassid on määratletud standardites ASTM A100/A100M ja GB/T 2272, mis on nitriiditud toote ränianalüüsi võrdluspunktid.
Korduma kippuvad küsimused
Q:Miks sobib täiustatud ferrosilikoonnitriid kasutada kõrgel{0}}temperatuuril?
V: Selle lämmastik on seotud räninitriidina, faasis, mis jääb stabiilseks ja inertseks kuni ligikaudu 1900 kraadini. See võimaldab materjali säilitada, laadida ja kasutada tulekindlates kehades, ilma et see kaotaks lämmastikku enne, kui see sulamiseni jõuab.
Q:Millisel temperatuuril räninitriid laguneb?
V: Räninitriid laguneb umbes 1900 kraadi juures, mis on palju kõrgem kui terase või raua sulamistemperatuur, mistõttu säilib nitriidifaas pärast lisamist.
Q:Kuidas on FeSiN võrreldav gaasilise lämmastiku puhastamisega?
V: Gaasipuhastust ei saa kasutada tulekindlas segus ja see annab taastumise, mis sõltub puhastuspraktikast. FeSiN mõõdetakse massi järgi, osakeste lahustumisel eraldub lämmastikku ja seda saab kasutada ka tulekindlate materjalide sidumisfaasina.
Q:Milline lämmastikusisaldus on kõrgklassides tagatud?
V: Tarnijad tagavad tavaliselt minimaalse kombineeritud lämmastiku taseme, tavaliselt vahemikus umbes 15% kuni 25%, mis tuleneb 40–50% räninitriidi fraktsioonist tootes.
Q:Millist suurust kasutatakse segude pihustamiseks?
V: 0–1 mm lõiget kasutatakse brikettide ja püssitoodete jaoks, 1–3 mm graanuleid aga vahukulbide ja tundide sissepritse jaoks. Suuruse määramine peab olema sertifitseeritud ASTM E11 testsõelmetega.
Q:Kuidas lämmastikusisaldust kontrollitakse?
V: ASTM E1019 järgi inertgaasi liitmisel, mida toetab röntgenfluorestsents või induktiivsidestatud plasma räni ja raua jaoks ning kuivamiskadu-kontroll, et veenduda, et partii on kuivanud.