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    含氮不銹鋼的常用制備方法

    增壓等離子重熔

        巴頓電焊所利用增壓等離子重熔技術( PARP)制造了世界上第一個PAR金屬錠,等離子噴射溫度場的自然無規律分布及金屬熔池近似的等溫場,氮濃度通常分布不均勻。增墟等離子弧重熔合金化通常是在壓力為0.45Mpa條件下進行,氮在等離子弧區進行分解,由于用該方法進行氮合金化飽和率低,高能耗及等離子弧溫度分布不均勻致使氮含量分布也不均勻,在加上制造設備費用昂貴故實際生產中沒有得到推廣,主要用來生產一些特殊鋼和彈簧鋼。

    增壓電渣重熔

        增壓電渣重熔是目前商業生產高氮鋼的豐要工藝,在實驗室也有較普遍的應用。它的基本工藝是高度均勻化的高氮含量電極重熔,電極與高氮合金進行預合金化,充分利用了經典電渣重熔的優點。利用增壓電渣重熔,將含氮粉末摻雜在熔渣中,導致氮在鋼中不均勻分柑,它提供了高均勻性的重熔錠,使得重熔電極氮均勻分布,利用滯后的高頻傳感器,通過小系統控制ESRP爐子,電極準備過程簡單,得到的重熔錠具有高均勻性,最大程度的利用ESR工藝的優點。當然任何工藝都存在著這樣或那樣的不足之處:(1)為提高氮含量,需要生產復雜和高成本的復合電極。  (2)高質量材料的收得率較低。  (3)氣體氮的形成導致熔渣沸騰,使熔煉環境不穩定。  (4)生產成本過高,設備制造費用昂貴。

    粉末冶金

        一般液態熔煉生產方法制各高氮鋼困難,促進了運用粉末冶金( P/M)進行氮合金化的發展,用粉末冶金制備高氮鋼,最顯著的特點是能在固態條件下提高鋼中的氮含量,因為奧氏體中氮的溶解度高于液相中氮的溶解度,能使得鋼中氮含量顯著提高。在燒結階段直接進行氮合金化,可以有效的回避液態條件下氮合金化所需的高壓設備,降低制造成本,可以生產近成形、致密的產品,無需或很少需要機加工。當然,粉末冶金也具有一些缺點,主要包括:  (l)對工藝參數的控制比較嚴格,而工藝參數的選擇和優化本身是一件復雜系統的工作。(2)合金化過程中表面較容易被其他雜質元素污染,易形成氧化物,進而對進一步的氮合金化起到阻礙作用。(3)所生產的零件尺寸,工藝過程相當昂貴,難以達到規模經濟。

        粉末冶金生產高氮鋼主要的挑戰之一是得到完全致密結構、氮含量分布均勻并有優良的表面性能。粉末冶金的主要優點是它能在合合成分及微觀結構方面提供均勻性主導地位、具有達到很高氮含量的可能性,其工藝靈活,且資金投入低,能在任何階段進行氮合金化。當然其缺點也比較明顯,即材料的沖擊韌性和加性降低,技術相對復雜,能耗較高。

    加壓感應爐熔煉和熱等靜壓熔煉

        熱等靜壓熔煉和加壓感應爐熔煉兩者在熔煉工藝上有類似之處,都是通過高壓氮氣氛條件下的氣液反應使得氮氣分解溶入鋼液中,影響氮溶解的主要因素有:氣液兩相界面的面積即熔煉爐的大小、熔煉溫度(一般與過熱度有關)、對流強度、氮分壓及熔體的合金元素等。鋼液高壓氮氣氛滲氮過程巾:氣相與鋼液的接觸面積起主要作用,進而導致這兩種方法在大規模工業化生產中有明顯的局限性,多用于實驗室研究。熱等靜壓技術優點充分利用熱壓和等靜壓的特點,一般工藝溫度相對較低,產品相對致密,甚至可以達到100%,組織均勻,性能優異。

    大熔池法

        大熔池法冶煉利用火爐子或鋼包內高氮鋼液強攪拌,直接澆鑄一個或多個鑄模,包括對壓澆注、重力澆鑄、反重力一重力澆鑄設備,BSB基本工藝包括用氮化物、氮氣底吹或兩者都用的鋼液合金化方法,均勻強攪拌整個熔池。工業感應爐中BSB方法在定壓下鋼與氮合金化所達的結果有普遍的重要性,它在生產高氮鋼和合金及鋼與高蒸氣壓元素等合金化方而,為更高生產率技術和設備提供了方向,生產率為普通方式的5-10倍,實現氮的高速合金化,且能耗低于其他方法。運用大熔池法生產高氮鋼,理論上能達到的氮含量實際往往也能達到,同時熔池的高度均勻化導致氮分布的高均勻化,通過提供對監,良好的控制澆鑄速度,確保表面質量,實現高密度、精確壓制,理論上可用于制造各式各樣的板材、型材、模鑄件、重熔電極和高氮鋼粉等各種產品。但設備相對于傳統煉鋼爐復雜得多,受限階段高氮鋼發展限制,設備需要多批測試。

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