Ferro Silicon Nitride (FeSiN): Komposisi, Amalan Inokulasi dan Kegunaan

Ferro silikon nitrida (FeSiN) ialah aloi utama -bearing nitrogen yang dibuat oleh serbuk ferrosilikon nitriding dalam relau atmosfera terkawal. Hasilnya ialah komposit yang stabil di mana fasa silikon nitrida membawa nitrogen, manakala besi bertindak sebagai matriks ikatan yang membolehkan bahan larut secara diramalkan dalam logam cair. Foundries menentukannya terutamanya sebagai inokulan dan bahan tambahan pembentuk grafit-dan semakin meningkat sebagai sumber nitrogen dalam pembuatan keluli dan dalam campuran refraktori.

Apa Itu Ferro Silicon Nitride

Bahan ini adalah komposit, bukan sebatian tunggal, jadi setiap pesanan pembelian harus menyatakan kandungan nitrogen, kandungan silikon dan baki besi dan bukannya satu angka. Julat komersial biasa ditunjukkan di bawah; nombor nitrogen ialah nombor yang mengawal pengiraan dos, kerana bahan tambahan itu dibeli untuk menghantar nitrogen, bukan jisim.

Cara Ia Berfungsi dalam Rawatan Besi Mulur

Dalam penghasilan besi mulur, grafit mesti terbentuk sebagai nodul, bukan serpihan. Magnesium ialah unsur nodularisasi biasa, tetapi magnesium mengewap dengan kuat pada suhu rawatan dan pemulihannya berubah dengan kedalaman mandi, suhu mengetuk dan geometri bekas rawatan. Nitrogen-bearing ferrosilicon nitride mengubah gambaran itu: nitrogen yang dilepaskan ke dalam leburan ialah grafit kuat-yang menggalakkan spesies yang meningkatkan bilangan nodul, memendekkan jarak nodul dan menstabilkan tindak balas, yang seterusnya mengurangkan pudar magnesium antara rawatan dan penuangan.

Faedah praktikal adalah metalurgi, bukan komersial: kerana tindak balas nodularizing adalah lebih tenang, tuangan yang terhasil memenuhi keperluan mekanikal gred besi mulur dengan kurang serakan. Gred seperti 60-40-18, 65-45-12 dan 80-55-06 dalam keluarga ASTM A536, atau gred 450-10 dan 500-7 ISO 1083, semuanya bergantung pada nodulariti dan kiraan nodul, dan rawatan berbantukan nitrogen menjadikan mereka lebih mudah untuk menahan pada rawatan yang dibantu nitrogen. Nodulariti melebihi 85% biasanya ditentukan, dengan bentuk grafit dinilai pada spesimen yang digilap dan terukir.

Pemilihan Gred dan Saiz

Pemilihan saiz mengikut kaedah penambahan dan bukannya kimia aloi. Gumpalan 10-50 mm ditambahkan pada senduk atau senduk rawatan di mana masa pelarutan tersedia. Butiran 2-5 mm sut tundish dan in-stream inokulasi, dan serbuk 0-2 mm digunakan untuk inokulasi acuan atau untuk wayar teras, di mana sarung dawai melepaskan bahan tambahan pada kedalaman terkawal. Serbuk yang terlalu halus teroksida semasa pengendalian, jadi pembungkusan pelindung dan stor kering adalah sebahagian daripada spesifikasi.

Analisis dan Pengesahan Nitrogen

Kandungan nitrogen harus dilaporkan oleh pelakuran gas lengai pada sampel yang mewakili, teknik yang diliputi untuk aloi keluli dan besi oleh ASTM E1019, yang juga menangani karbon, sulfur dan oksigen dalam larian instrumen yang sama. Oleh kerana pengambilan nitrogen-dari atmosfera relau ialah sumber kebolehubahan yang diketahui, sijil harus menyatakan kaedah pensampelan dan bilangan kenaikan. Pemeriksaan silang-dengan makmal kedua pada setiap suku tahun adalah amalan biasa bagi faurin yang menjalankan-inokulan yang mengandungi nitrogen secara berterusan.

Ulangi disiplin yang sama pada saiz: analisis ayak bagi pecahan yang dihantar menunjukkan sama ada pembekal telah menapis bahan atau hanya menghancurkannya.

Pembuatan keluli dan Aplikasi Lain

Dalam pembuatan keluli, ferro silikon nitrida digunakan di mana nitrogen mesti dinaikkan tanpa menambah gas tulen yang mahal atau pembawa nitrogen feromangan. Keluli tahan karat austenit yang diperkuat nitrogen{1}}, beberapa gred penempaan dan keluli elektrik tertentu semuanya mempunyai spesifikasi nitrogen dalam julat yang boleh dicapai oleh bahan tambahan ini. Dalam amalan refraktori, penambahan silikon nitrida meningkatkan kekuatan panas dan rintangan hentakan terma dalam campuran karbon-silikon karbida-alumina, dan ia membantu mengehadkan pengoksidaan dalam lapisan semasa urutan tuangan.

Pembungkusan, Penyimpanan dan Dos

Pembungkusan standard ialah beg pukal 25 kg atau 1000 kg, dengan pelapik beg dimeterai terhadap kelembapan. Stor hendaklah kering dan berventilasi: stor yang basah atau lembap menyebabkan pengumpulan nitrogen-dalam bentuk bau ammonia dan mempercepatkan pengoksidaan permukaan, merendahkan unsur yang dibeli. Dos dikira daripada tahap nitrogen sasaran, berat cair dan pemulihan yang diperoleh dalam haba percubaan; haba ujian pertama pada logam pengeluaran, bukannya pengiraan sahaja, adalah cara yang boleh dipercayai untuk menetapkan kadar penambahan.

Soalan Lazim

Q:Adakah ferro silikon nitrida pengganti magnesium dalam besi mulur?
J: Ia bukan pengganti langsung untuk nodularisasi dalam, tetapi ia digunakan secara meluas bersama penambahan magnesium yang dikurangkan, di mana nitrogennya meningkatkan kiraan nodul dan mengehadkan pudar yang dialami oleh magnesium sahaja semasa memegang.

Q:Apakah kandungan nitrogen yang perlu dipesan?
J: Susun gred nitrogen tertinggi yang boleh diterima oleh tingkah laku pembubaran leburan anda, biasanya dalam jalur 18-30%. Nitrogen yang lebih tinggi membenarkan penambahan yang lebih kecil untuk sasaran yang sama, yang mengurangkan pengambilan silikon dan kehilangan suhu.

Q:Saiz yang manakah berfungsi untuk inokulasi tundish?
J: Butiran 2-5 mm adalah pilihan biasa kerana ia larut dalam masa tinggal yang tersedia di dalam tundish tanpa terapung keluar ke dalam sanga.

Q:Bagaimanakah kandungan nitrogen disahkan?
J: Dengan analisis gabungan gas lengai pada sampel yang mewakili, mengikut pendekatan ASTM E1019 untuk nitrogen dalam aloi keluli dan besi, biasanya disokong oleh analisis ayak untuk pecahan saiz.

Q:Adakah ferro silikon nitrida berfungsi dalam keluli dan bukannya besi tuang?
A: Ya. Dalam nitrogen-gred tahan karat dan penempaan ia adalah pembawa nitrogen yang mudah, dengan syarat pemulihan diwujudkan pada haba percubaan sebelum ia digunakan pada spesifikasi pengeluaran.