Šta je zapravo silicijum mangan nitrid
Silicijum mangan nitrid je složena ferolegura napravljena nitriranjem silicijum{0}}manganskog materijala. Koristi se u proizvodnji čelika kao pojedinačni aditiv koji istovremeno obavlja tri posla: deoksidira kupku, uvodi mangan kao legirajući element i isporučuje dušik za jačanje. Budući da su te funkcije objedinjene u jednom proizvodu, proizvođači čelika mogu povećati sadržaj dušika bez izvođenja zasebnog koraka nitriranja ili dodavanja nekoliko pojedinačnih ferolegura.
Sastav i tipična analiza
Dvije aktivne komponente su mangan i dušik. Mangan čini otprilike 40% do 50% mase, a dušik u uobičajenim razredima pada u rasponu od oko 12% do 32%. Silicijum je glavna komponenta ravnoteže i takođe deluje kao deoksidator, dok je ugljenik namerno ograničen tako da aditiv može povećati azot bez neželjenog povećanja ugljenika.
| Komponenta | Tipičan sadržaj | Funkcija u proizvodnji čelika |
|---|---|---|
| Mangan | 40–50% | Deoksidacija, kontrola sulfida, jačanje{0}}čvrstom otopinom |
| Azot | 12–32% u zavisnosti od razreda | Legiranje azota, prečišćavanje zrna, jačanje padavina |
| Silicijum | Glavna komponenta bilansa | Deoksidacija i legiranje |
| Karbon | Držao nisko | Omogućava dodavanje azota bez značajnog skupljanja ugljika- |
| Gvožđe i manji elementi | Balans | Nosač legure |
Mangan: deoksidacija i kontrola sumpora
Mangan je radni konj za njih dvoje. Ima jaku deoksidirajuću sposobnost, a u kadi se kombinuje sa oksidom gvožđa da formira mangan oksid, koji se javlja u šljaku umesto da ostane u čeliku. Uklanjanje kiseonika na ovaj način smanjuje sadržaj kiseonika u gotovom metalu i poboljšava unutrašnji kvalitet.
Mangan se takođe bavi sumporom. Mangan i sumpor formiraju mangan sulfid, jedinjenje sa visokom tačkom topljenja, koje neutrališe veliki deo štetnog efekta koji bi sumpor inače imao na duktilnost i kvalitet površine. Osim toga, mangan otopljen u matrici jača čelik i smanjuje njegovu lomljivost. Element se stoga smatra korisnim, a ne rezidualnim, i namjerno je specificiran: normalan sadržaj mangana je oko 0,5% do 0,8% u visokokvalitetnom ugljičnom konstrukcijskom čeliku-i dostiže otprilike 0,7% do 1,2% u konstrukcijskim čelicima dizajniranim za više razine mangana.
Azot: prečišćavanje zrna i jačanje padavina
Azot koji nosi silicijum-mangan nitrid ravnomjerno se dodaje u rastopljeni čelik, što je ključna prednost nitrirane legure u odnosu na ubrizgavanje plina dušika ili dodavanje otpada koji sadrži dušik-. Jednom u rastvoru, azot ostaje pokretan tokom ponovnog zagrevanja i valjanja.
Padavine na granicama zrna.Tokom valjanja, azot reaguje sa elementima koji formiraju nitrid- kako bi se proizveli fini karbonitridni precipitati koji pričvršćuju granice zrna.
Rafiniranje zrna.Pričvršćivanje granica ograničava rast zrna, a finija struktura zrna istovremeno povećava snagu i žilavost.
Jačanje padavina.Iste fine čestice ometaju kretanje dislokacije, podižući granicu tečenja.
Čvrsto{0}}jačanje rješenja.Azot zadržan u rastvoru doprinosi dodatnom izobličenju rešetke i dodatnoj čvrstoći.
Kombinovani efekat je jasno povećanje čvrstoće tečenja i vlačne čvrstoće, dok se plastičnost i žilavost zadržavaju. Zbog tog balansa se aditivi koji sadrže dušik-koriste za visoko-azotne čelike, specijalne legirane čelike i nehrđajuće čelike gdje visoka čvrstoća ne smije biti po cijenu duktilnosti.
Zašto jedan aditiv umjesto nekoliko
Dodavanje mangana, silicijuma i dušika odvojeno znači više operacija punjenja, veći gubitak temperature i manje predvidljiv oporavak svakog elementa. Složeni silicijum-mangan nitrid pojednostavljuje dodavanje: jedan materijal se važe i puni, mangan i dušik ulaze zajedno u kadu, a dužnost deoksidacije je pokrivena već prisutnim silicijumom i manganom. Za tipove čelika visoke{2}}vrijednosti kod kojih su prozori za specifikaciju dušika uski, jedan kontrolirani dodatak je također lakše uskladiti sa konačnom analizom.
Praksa dodavanja i rukovanje
Tačka dodavanja.Materijal se obično dodaje u kutlaču ili tokom točenja, gdje je čelik još uvijek dovoljno vruć da ga otopi, a miješanje pomaže u ravnomjernoj raspodjeli dušika.
Određivanje veličine.Veličina ocjene je usklađena s metodom dodavanja; sitnije veličine se brže otapaju, ali su sklonije gubitku, dok je za grublje potrebno duže vrijeme kontakta.
Oporavak.Rekuperacija dušika ovisi o temperaturi kupke, nivou kisika i vremenu zadržavanja nakon dodavanja, tako da se napunjena količina postavlja od potrebnog sadržaja dušika i povrata utvrđenog za tu praksu.
Skladištenje.Proizvod treba održavati suvim, jer apsorbirana vlaga dovodi vodonik u čelik i potkopava prednost čistog-čelika koju aditiv treba da pruži.
Često postavljana pitanja
P: Zašto industrija čelika koristi silicijum mangan nitrid?
Jer jedan aditiv zajedno dovodi do deoksidacije, legiranja mangana i jačanja dušika. Poboljšava tvrdoću, čvrstoću i otpornost na habanje dok pomaže u održavanju duktilnosti i žilavosti.
P: Koliko mangana sadrži silicijum mangan nitrid?
Mangan čini otprilike 40% do 50% mase. Deoksidira kupku, kombinuje se sa sumporom i formira mangan sulfid i jača čelik u čvrstom rastvoru.
P: Koji sadržaj azota treba očekivati?
Azot u komercijalno isporučenim vrstama općenito pada između oko 12% i 32%, ovisno o vrsti i postupku nitriranja koji se koristi. Potrebna brojka ovisi o ciljanom dušiku u gotovom čeliku.
P: Kako dušik poboljšava svojstva čelika?
Azot se ravnomjerno dodaje rastopljenom čeliku i tokom valjanja formira fine karbonitridne taloge na granicama zrna. Oni oplemenjuju zrno, ojačavaju taloženjem i sprečavaju da plastičnost i žilavost padnu.
P: Kakvu ulogu igra kontrola sumpora?
Mangan se kombinuje sa sumporom da bi se formirao mangan sulfid visoke tačke topljenja, koji uklanja veći deo štetnog dejstva sumpora i poboljšava obradivost u vrućem stanju i kvalitet površine.
P: Da li je silicijum-mangan nitrid pogodan za nerđajuće i{0}}čelike sa visokim sadržajem azota?
Da. Koristi se za visoko-čelike sa visokim sadržajem dušika, specijalne legirane čelike i dodatke od nehrđajućeg čelika, gdje se dušik mora uvesti na kontroliran način bez posebne operacije nitriranja.
