制备高氮钢的粉末冶金技术.pdfVIP

制备高氮钢的粉末冶金技术 通常把铁素体基体中含有0.08wt%以上的氮或在奥氏体基体中含0.4wt%以上的氮的钢称为高氮钢。由于 氮能扩大铁基合金奥氏体相区，降低合金奥氏体向铁素体转变的温度，提高奥氏体的稳定性，所以氮在奥 氏体钢中可和锰一起取代镍，降低成本，而且能改善不锈钢、耐热钢、高速钢和工具钢等一系列钢种的强 度、耐蚀性及热加工性等性能，具有广阔的应用前景。 热等静压熔炼和加压感应炉熔炼是两种在实验室里研制高氮钢的方法，目前商业上生产高氮钢的有效 方法是增压电渣重熔等。但这些方法都还存在一些问题。在高氮钢的制备上采用粉末冶金技术，有可能克 服这些问题，由此引起了广泛重视。比如，用加压渣重熔和反压铸造法制备的钢锭存在热加工性欠佳等缺 点，而粉末冶金技术可以有效细化晶粒，并使显微组织均匀，特别是采用粉末锻轧技术能够制得相对密度 大于99.6%的成品。 制备高氮钢的粉末冶金技术主要有;(1)钢水渗氮后雾化，如高压气体雾化和离心雾化;(2)钢水雾化过 程中渗氮，如:等离子旋转电极熔化-离心雾化法;(3)固态渗氮，在流态化床反应器或旋转炉中进行渗氮及 机械合金化。 高压气体雾化。这种方法适合于生产商业用高氮钢粉末。首先在氮气氛中进行高压熔炼，使熔体的氮 含量提高，然后再采用高压氮气作雾化气体将熔体雾化制成粉末。快速凝固可以保证熔融金属中的氮在急 冷过程中不至于析出，同时能使钢粉末中氮含量很高。目前用高压气体雾化工艺生产的高氮钢的氮的质量 分数可大于1%。 离心雾化。在氮气氛下熔炼的铁合金也可以通过离心雾化制成粉末。让熔融金属以一股细流冲到正 旋转的盘上，因离心力作用使细流打碎成液滴。使用液氮作为淬火液能显著提高粉末产品的质量，防止氮 化物析出，但对产品的含氮量没有影响。 等离子旋转电极熔化-离心雾化法。这种方法将等离子法和粉末冶金的优点结合起来，作为电极的快速 旋转钢棒(原料)的端面在氩/氮气等离子弧内熔化，钢棒的前端形成熔融薄膜，在离心力作用下被粉碎成细 小的球状金属液滴。 固态粉末氮化。氮在铬含量较高的奥氏体相中的溶解度比液相高得多，因而固态粉末氮化可避免一般 铸造生产高氮钢中出现的诸如含氮量不均匀、气孔形成等缺陷。由于多数金属粉末的直径小，一般 10~250 微米，氮以间隙扩散方式向粉末中心扩散有足够高的的速率。固态粉末氮化可避免高压液相渗氮所带来的 一些弊端，同时可在较低的压力和较低的温度下完成氮化。固态粉末的氮化，一方面要用氨气、尿素等能 形成氮势较高的气氛;另一方面氮化过程可改在流态化床中进行。 通常把铁素体基体中含有0.08wt%以上的氮或在奥氏体基体中含0.4wt%以上的氮的钢称为高氮钢。由于 氮能扩大铁基合金奥氏体相区，降低合金奥氏体向铁素体转变的温度，提高奥氏体的稳定性，所以氮在奥 氏体钢中可和锰一起取代镍，降低成本，而且能改善不锈钢、耐热钢、高速钢和工具钢等一系列钢种的强 度、耐蚀性及热加工性等性能，具有广阔的应用前景。 热等静压熔炼和加压感应炉熔炼是两种在实验室里研制高氮钢的方法，目前商业上生产高氮钢的有效 方法是增压电渣重熔等。但这些方法都还存在一些问题。在高氮钢的制备上采用粉末冶金技术，有可能克 服这些问题，由此引起了广泛重视。比如，用加压渣重熔和反压铸造法制备的钢锭存在热加工性欠佳等缺 点，而粉末冶金技术可以有效细化晶粒，并使显微组织均匀，特别是采用粉末锻轧技术能够制得相对密度 大于99.6%的成品。 制备高氮钢的粉末冶金技术主要有;(1)钢水渗氮后雾化，如高压气体雾化和离心雾化;(2)钢水雾化过 程中渗氮，如:等离子旋转电极熔化-离心雾化法;(3)固态渗氮，在流态化床反应器或旋转炉中进行渗氮及 机械合金化。 高压气体雾化。这种方法适合于生产商业用高氮钢粉末。首先在氮气氛中进行高压熔炼，使熔体的氮 含量提高，然后再采用高压氮气作雾化气体将熔体雾化制成粉末。快速凝固可以保证熔融金属中的氮在急 冷过程中不至于析出，同时能使钢粉末中氮含量很高。目前用高压气体雾化工艺生产的高氮钢的氮的质量 分数可大于1%。 离心雾化。在氮气氛下熔炼的铁合金也可以通过离心雾化制成粉末。让熔融金属以一股细流冲到正 旋转的盘上，因离心力作用使细流打碎成液滴。使用液氮作为淬火液能显著提高粉末产品的质量，防止氮 化物析出，但对产品的含氮量没有影响。 等离子旋转电极熔化-离心雾化法。这种方法将等离子法和粉末冶金的优点结合起来，作为电极的快速 旋转钢棒(原料)的端面在氩/氮气等离子弧内熔化，钢棒的前端形成熔融薄膜，在离心