Què és realment el nitrur de manganès de silici
El nitrur de manganès de silici és un ferroaliatge compost fet per nitruració de material de silici-manganès. S'utilitza en la fabricació d'acer com un únic additiu que realitza tres treballs alhora: desoxida el bany, introdueix manganès com a element d'aliatge i aporta nitrogen per a l'enfortiment. Com que aquestes funcions es combinen en un sol producte, els fabricants d'acer poden augmentar el contingut de nitrogen sense executar un pas de nitruració separat o afegir diversos ferroaliatges individuals.
Composició i anàlisi típica
Els dos components actius són el manganès i el nitrogen. El manganès representa aproximadament entre el 40% i el 50% de la massa, i el nitrogen en els graus subministrats normalment cau entre un 12% i un 32%. El silici és el component principal de l'equilibri i també actua com a desoxidant, mentre que el carboni es limita deliberadament perquè l'additiu pugui augmentar el nitrogen sense un augment no desitjat del carboni.
| Component | Contingut típic | Funció en la fabricació d'acer |
|---|---|---|
| Manganès | 40–50% | Desoxidació, control de sulfurs, enfortiment de la-solució sòlida |
| Nitrogen | 12-32% depenent de la nota | Aliatge de nitrogen, refinament de gra, reforç de la precipitació |
| Silici | Component principal del saldo | Desoxidació i aliatge |
| Carboni | Mantingut baix | Permet l'addició de nitrogen sense captació significativa de carboni- |
| Ferro i elements menors | Balanç | Portador de l'aliatge |
Manganès: control de desoxidació i sofre
El manganès és el cavall de batalla dels dos. Té una forta capacitat desoxidant, i al bany es combina amb l'òxid de ferro per formar òxid de manganès, que s'informa a l'escòria en lloc de romandre a l'acer. L'eliminació d'oxigen d'aquesta manera redueix el contingut d'oxigen del metall acabat i millora la qualitat interna.
El manganès també tracta el sofre. El manganès i el sofre formen sulfur de manganès, un compost amb un alt punt de fusió, que neutralitza gran part de l'efecte nociu que tindria el sofre sobre la ductilitat calenta i la qualitat de la superfície. A més, el manganès dissolt a la matriu reforça l'acer i redueix la seva fragilitat. Per tant, l'element es considera beneficiós en lloc de residual, i s'especifica deliberadament: el contingut normal de manganès és d'entre el 0,5% i el 0,8% en acer estructural al carboni d'alta-qualitat, i arriba aproximadament entre el 0,7% i l'1,2% en els graus d'acer estructural dissenyats per a nivells de manganès més alts.
Nitrogen: refinament del gra i enfortiment de la precipitació
El nitrogen transportat pel nitrur de manganès de silici s'afegeix uniformement a l'acer fos, que és l'avantatge clau d'un aliatge nitrurat respecte a la injecció de nitrogen gasós o l'addició de ferralla-de nitrogen. Un cop en solució, el nitrogen es manté mòbil durant el reescalfament i el rodatge.
Precipitació a les vores de gra.Durant el rodatge, el nitrogen reacciona amb els elements-formadors de nitrur per produir precipitats fins de carbonitrur que fixen els límits del gra.
Refinament del gra.Fixar els límits restringeix el creixement del gra, i una estructura de gra més fina augmenta la força i la duresa simultàniament.
Enfortiment de les precipitacions.Les mateixes partícules fines obstrueixen el moviment de dislocació, augmentant la força de fluència.
Reforç-solució sòlida.El nitrogen retingut a la solució aporta una distorsió addicional de la gelosia i una major força.
L'efecte combinat és un clar augment de la resistència a la fluència i la resistència a la tracció, mentre que es mantenen la plasticitat i la tenacitat. Aquest equilibri és el motiu pel qual els additius que contenen nitrogen-s'utilitzen per a acers amb alt-nitrogen, acers especials d'aliatge i graus d'acer inoxidable on l'alta resistència no ha de suposar el cost de la ductilitat.
Per què un additiu en lloc de diversos
Afegir manganès, silici i nitrogen per separat significa més operacions de càrrega, més pèrdua de temperatura i una recuperació menys previsible de cada element. Un nitrur de manganès de silici combinat simplifica l'addició: es pesa i es carrega un material, el manganès i el nitrogen entren junts al bany i el deure de desoxidació està cobert pel silici i el manganès ja presents. Per als tipus d'acer d'alt-valor en què les finestres d'especificació de nitrogen són estretes, una sola addició controlada també és més fàcil de conciliar amb l'anàlisi final.
Pràctica addicional i maneig
Punt afegit.El material s'afegeix normalment a la cullera o durant l'aixeta, on l'acer encara està prou calent per dissoldre'l i l'agitació ajuda a distribuir el nitrogen de manera uniforme.
Talla.La mida de la qualificació coincideix amb el mètode d'addició; les mides més fines es dissolen més ràpidament però són més propenses a la pèrdua, mentre que les mides més gruixudes necessiten un temps de contacte més llarg.
Recuperació.La recuperació de nitrogen depèn de la temperatura del bany, el nivell d'oxigen i el temps de retenció després de l'addició, de manera que la quantitat carregada s'estableix a partir del contingut de nitrogen requerit i de la recuperació establerta per a aquesta pràctica.
Emmagatzematge.El producte s'ha de mantenir sec, perquè la humitat absorbida aporta hidrogen a l'acer i soscava el benefici net-de l'acer que l'additiu ha d'aportar.
Preguntes freqüents
P: Per què la indústria siderúrgica utilitza nitrur de manganès de silici?
Com que un additiu proporciona desoxidació, aliatge de manganès i reforç del nitrogen junts. Millora la duresa, la força i la resistència al desgast alhora que ajuda a mantenir la ductilitat i la tenacitat.
P: Quant manganès conté nitrur de manganès de silici?
El manganès representa aproximadament entre el 40% i el 50% de la massa. Desoxida el bany, es combina amb sofre per formar sulfur de manganès i reforça l'acer en solució sòlida.
P: Quin contingut de nitrogen s'ha d'esperar?
El nitrogen dels graus comercialment subministrats generalment cau entre un 12% i un 32%, depenent del grau i del procés de nitruració utilitzat. La xifra requerida depèn del nitrogen objectiu de l'acer acabat.
P: Com millora el nitrogen les propietats de l'acer?
El nitrogen s'afegeix uniformement a l'acer fos i, durant la laminació, forma fins precipitats de carbonitrur als límits del gra. Aquests perfeccionen el gra, s'enforteixen per la precipitació i eviten la caiguda de la plasticitat i la duresa.
P: Quin paper juga el control del sofre?
El manganès es combina amb el sofre per formar sulfur de manganès d'alt punt de fusió, que elimina gran part de l'efecte nociu del sofre i millora la treballabilitat en calent i la qualitat de la superfície.
P: El nitrur de manganès de silici és adequat per a acers inoxidables i amb alt{0}}acer en nitrogen?
Sí. S'utilitza per a acers amb alt-nitrogen, acers d'aliatge especials i addicions d'acer inoxidable, on el nitrogen s'ha d'introduir de manera controlada sense una operació de nitruració separada.
