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不銹鋼冶煉中氮高含量添加的工藝

來源:頂亮金屬 | 發(fā)布日期:2022-11-15 | 瀏覽:0

高氮不銹鋼是氮含量超出常規(guī)條件下不銹鋼中所能夠達(dá)到的極限氮含量的鋼材料。依據(jù)氮元素添加量的不同,大體上能夠分為含氮量>1%的超高氮鋼、含氮量在0.3-0.5%的高氮鋼,以及在該范圍之下的統(tǒng)稱含氮鋼。

不銹鋼冶煉加氮

不銹鋼冶煉加氮

氮在不銹鋼中的作用主要表現(xiàn)在對不銹鋼基體組織、力學(xué)性能與耐腐蝕性能三個方面上。數(shù)據(jù)顯示,氮元素是一種非常強(qiáng)烈地形成并穩(wěn)定奧氏體且會擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的一種元素。在不銹鋼中能夠部分替代鎳元素,減小不銹鋼中的鐵素體含量,讓奧氏體組織更加穩(wěn)定,能防止析出有害金屬間相,還可以在冷加工條件下防止形成馬氏體轉(zhuǎn)變。

冶煉高氮不銹鋼一般會有兩個問題,就是怎樣在熔化狀態(tài)下得到高含量氮和如何確保在凝固過程中使氮處在溶解狀態(tài)。為提高氮含量,有效辦法主要是設(shè)計(jì)合理的合金成分、使用合適的工藝路線、選擇恰當(dāng)?shù)牡d體。

數(shù)據(jù)顯示,鉻、錳、鉬、鈮等元素會促進(jìn)氮的溶解,鎳、銅、硅和碳等元素會降低氮溶解。不過,用調(diào)整合金成分對氮溶解度的方法效果不大,更有效的辦法是采取合適的工藝路線和及選擇恰當(dāng)?shù)牡d體。

使用大氣熔煉工藝時,因?yàn)榇髿鈮合碌娜芙舛燃礊椴讳P鋼中氮的最高含量,就算把氮添加到溶解度,不過隨著不銹鋼材料不斷凝固其溶解度也會隨之下降,這就會導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔缺陷,使得成品不合格。所以,上世紀(jì)80年代以來,高壓冶煉和高氮鋼就受到國際上冶金及材料研究的高度重視。歐美相關(guān)國家都研制出了各自的加壓冶煉設(shè)備,很大程度上加速了高氮鋼加壓冶煉技術(shù)的發(fā)展?,F(xiàn)在有的大型煉鋼廠已經(jīng)具備在高于6MPa的氮?dú)鈮毫ο麓罅咳蹮捄蜐沧⒏叩摰哪芰?,不銹鋼中的氮含量甚至可以高達(dá)1%。

這種在大氣壓下加入氮使不銹鋼中的氮含量達(dá)到溶解度以上的工藝,加壓氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行熔煉和澆鑄的生產(chǎn)工藝是必需的?,F(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)的加壓熔煉技術(shù)主要有加壓感應(yīng)熔煉法(PIM)、加壓等離子熔煉法(PARP)、加壓電渣重熔法(PESR)、加壓電弧渣重熔法(ASRP)、大熔池法(BSB)和熱等靜壓熔煉法(HIP)等。

加壓冶煉屬于冶金工藝的一個新的突破,高氮鋼是材料研究的新領(lǐng)域。高氮不銹鋼不但擁有原先的不銹鋼全部性能,還由于氮的加入,它在力學(xué)性能、耐蝕性能、以及綜合性能等方面都有著非常不錯的表現(xiàn)?,F(xiàn)在高氮不銹鋼已經(jīng)被大量用在能源、交通、石化和造紙等行業(yè)中。

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