Разработка технологии получения азотированных хромсодержащих лигатур методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

• Автор: Букреев, Александр Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Состояние производства азотсодержащих сталей и сплавов.

1.1 Влияние азота на структуру и свойства стали.

1.2 Растворимость азота в стали.

1.3 Существующие азотсодержащие стали и их применение.

1.4 Современные способы легирования стали азотом

1.5 Существующие азотсодержащие сплавы и способы их производства

1.6 Получение азотсодержащих сплавов методом СВС

Выводы по главе 1.

Глава 2 Исследование закономерностей азотирования хромсодержащих материалов в режиме горения
2.1 Теоретические предпосылки азотирования хромсодержащих
порошков в режиме горения
2.2 Обоснование выбора исходного сырья для синтеза азотированных
хромсодержащих лигатур.
2.3 Методика исследования закономерностей горения в азоте
хромсодержащих материалов
2.4 Закономерности азотного горения хромсодержащих материалов в
лабораторных условиях
2.5 Закономерности азотного горения хромсодержащих материалов в
промышленном СВСреакторе
Выводы по главе 2.
Глава 3 Промышленное производство азотированных хромсодержащих лигатур в условиях ООО НТПФ Эталон
3.1 Технологическая схема производства азотированных хромсодержащих лигатур
3.2 Получение хромсодержащих порошков.
3.3 Подготовка азота высокого давления
3.4 Загрузка порошка в тигли
3.5 Азотирование хромсодержащих материалов в режиме горения.
3.6 Подготовка лигатур требуемой фракции
3.7 Производство порошковой проволоки с азотсодержащим наполнителем.
3.8 Производительность технологической линии азотирования хромсодержащих материалов
3.9 Энергетические затраты для производства азотированных хромсодержащих лигатур.
3. Качество получаемых лигатур
. Выводы по главе 3.
Глава 4 Выплавка высоколегированной азотсодержащей стали 0ГХФАЛ
с использованием азотированного СВСферрохрома.
4.1 Характеристика стали марки 0ГХФАЛ.
4.2 Технология выплавки стали 1 ЮГ ХФАЛ.
4.3 Выбор технологии азотирования стали 0ГХФАЛ
4.4 Особенности азотного легирования стали 0ГХАФЛ при использовании азотированного СВСферрохрома
Выводы по главе 4
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Получено положительное заключение компании «Митсубиси кор-порейшн» (Япония) о возможности проведения промышленных испытаний с применением азотированного СВС-феррохрома. Также азотированный СВС-феррохром внедрен на ЗАО «Электродный завод» (г. Санкт-Петербург) в производстве наплавочных электродов. Экономический эффект от внедрения технологии в условиях ООО «НТПФ «Эталон» составил 1,5 млн. ООО «НТПФ «Эталон» за помощь в проведении исследований. Влияние азота на свойства сталей различной структуры неоднозначно. Для большинства углеродистых и низколегированных сталей азот оказывает негативное влияние на их механические свойства и увеличивает склонность металла к деформационному старению. Это связано с тем, что содержание азота в металле по расплавлению, как правило, выше его растворимости в у-Ге при обычной температуре, составляющей около 0, % [1]. В результате при охлаждении и кристаллизации стали, азот остается в металле, образуя пересыщенный раствор. Однако выпадение азота в виде нитрида железа РеИ из пересыщенного раствора возможно в любое время, например при штамповке с большой скоростью, при работе готовых изделий при повышенных температурах. В результате показатели пластичности и прочности стали резко снижаются [2]. Для устранения явления деформационного старения многочисленные исследования по изучению взаимодействия азота с расплавленным железом, были направлены на получение минимального содержания этого элемента в углеродистых сталях в процессе их выплавки и кристаллизации [3-9]. Наиболее распространенные методы предотвращения деформационного старения низкоуглеродистых сталей основаны на обработке расплавов элементами с высоким сродством к азоту []. К таким элементам относится , А1, V, N6, Т1, В и др. При их введении в металл основное количество азота выпадает из раствора в виде нитридов, а остаточное содержание его не превышает растворимости в твердом железе при обычной температуре и не может вызвать старения. Выделяющиеся из раствора нитриды (К4, АПМ, УИ, ТПчГ) в большей части фиксируются в объеме затвердевшего металла в виде неметаллических включений, которые в меньшей степени снижают качество стали []. Способность азота образовывать мелкие нитридные нерастворимые включения в металле используется и для повышения механических свойств низколегированных сталей. Увеличение их прочностных характеристик на -% [] при содержании азота в металле 0,5-0,0% достигается за счет микролегирования нитридообразующими элементами. Образующиеся при кристаллизации стали нитридные и карбонитридные включения становятся дополнительными центрами кристаллизации и обеспечивают получение мелкозернистой структуры металла. Для более эффективного воздействия нитридных и карбонитридных фаз их выделяют из пересыщенного твердого раствора в условиях достаточно быстрого снижения температуры в процессе горячей прокатки и последующего охлаждения []. Одним из наиболее эффективных элементов применяющихся для нитридного упрочнения является ванадий []. Также для нитридного упрочнения сталей могут использоваться ниобий, титан, бор и другие элементы, имеющие высокое сродство к азоту. На многих предприятиях при производстве низколегированных сталей азот дополнительно не вводят, и в зависимости от способа выплавки получают содержание азота 0,5-0,5 % []. Однако наилучшие показатели механических свойств достигаются при более высокой концентрации азота. Гак в работе [] отмечается, что увеличение содержания азота до 0,5 % в стали с 0, % С и 0, % V уменьшает размер выделяющихся частиц и затрудняет их укрупнение. Также при более высокой концентрации азота достигаются наибольшие показатели дисперсионного упрочнения. Увеличение концентрации азота позволяет экономить дорогостоящие легирующие: никель, марганец и др. Поэтому при производстве многих передовых конструкционных материалов, полученных методом нитридного упрочнения азот вводят дополнительно в качестве легирующего элемента. Механизмы нитридного упрочнения находит свое применение и в производстве высоколегированных литейных сталей [-].