行业新闻

含氮不锈钢的常用制备方法

增压等离子重熔

    巴顿电焊所利用增压等离子重熔技术( PARP)制造了世界上第一个PAR金属锭,等离子喷射温度场的自然无规律分布及金属熔池近似的等温场,氮浓度通常分布不均匀。增墟等离子弧重熔合金化通常是在压力为0.45Mpa条件下进行,氮在等离子弧区进行分解,由于用该方法进行氮合金化饱和率低,高能耗及等离子弧温度分布不均匀致使氮含量分布也不均匀,在加上制造设备费用昂贵故实际生产中没有得到推广,主要用来生产一些特殊钢和弹簧钢。

增压电渣重熔

    增压电渣重熔是目前商业生产高氮钢的丰要工艺,在实验室也有较普遍的应用。它的基本工艺是高度均匀化的高氮含量电极重熔,电极与高氮合金进行预合金化,充分利用了经典电渣重熔的优点。利用增压电渣重熔,将含氮粉末掺杂在熔渣中,导致氮在钢中不均匀分柑,它提供了高均匀性的重熔锭,使得重熔电极氮均匀分布,利用滞后的高频传感器,通过小系统控制ESRP炉子,电极准备过程简单,得到的重熔锭具有高均匀性,最大程度的利用ESR工艺的优点。当然任何工艺都存在着这样或那样的不足之处:(1)为提高氮含量,需要生产复杂和高成本的复合电极。  (2)高质量材料的收得率较低。  (3)气体氮的形成导致熔渣沸腾,使熔炼环境不稳定。  (4)生产成本过高,设备制造费用昂贵。

粉末冶金

    一般液态熔炼生产方法制各高氮钢困难,促进了运用粉末冶金( P/M)进行氮合金化的发展,用粉末冶金制备高氮钢,最显著的特点是能在固态条件下提高钢中的氮含量,因为奥氏体中氮的溶解度高于液相中氮的溶解度,能使得钢中氮含量显著提高。在烧结阶段直接进行氮合金化,可以有效的回避液态条件下氮合金化所需的高压设备,降低制造成本,可以生产近成形、致密的产品,无需或很少需要机加工。当然,粉末冶金也具有一些缺点,主要包括:  (l)对工艺参数的控制比较严格,而工艺参数的选择和优化本身是一件复杂系统的工作。(2)合金化过程中表面较容易被其他杂质元素污染,易形成氧化物,进而对进一步的氮合金化起到阻碍作用。(3)所生产的零件尺寸,工艺过程相当昂贵,难以达到规模经济。

    粉末冶金生产高氮钢主要的挑战之一是得到完全致密结构、氮含量分布均匀并有优良的表面性能。粉末冶金的主要优点是它能在合合成分及微观结构方面提供均匀性主导地位、具有达到很高氮含量的可能性,其工艺灵活,且资金投入低,能在任何阶段进行氮合金化。当然其缺点也比较明显,即材料的冲击韧性和加性降低,技术相对复杂,能耗较高。

加压感应炉熔炼和热等静压熔炼

    热等静压熔炼和加压感应炉熔炼两者在熔炼工艺上有类似之处,都是通过高压氮气氛条件下的气液反应使得氮气分解溶入钢液中,影响氮溶解的主要因素有:气液两相界面的面积即熔炼炉的大小、熔炼温度(一般与过热度有关)、对流强度、氮分压及熔体的合金元素等。钢液高压氮气氛渗氮过程巾:气相与钢液的接触面积起主要作用,进而导致这两种方法在大规模工业化生产中有明显的局限性,多用于实验室研究。热等静压技术优点充分利用热压和等静压的特点,一般工艺温度相对较低,产品相对致密,甚至可以达到100%,组织均匀,性能优异。

大熔池法

    大熔池法冶炼利用火炉子或钢包内高氮钢液强搅拌,直接浇铸一个或多个铸模,包括对压浇注、重力浇铸、反重力一重力浇铸设备,BSB基本工艺包括用氮化物、氮气底吹或两者都用的钢液合金化方法,均匀强搅拌整个熔池。工业感应炉中BSB方法在定压下钢与氮合金化所达的结果有普遍的重要性,它在生产高氮钢和合金及钢与高蒸气压元素等合金化方而,为更高生产率技术和设备提供了方向,生产率为普通方式的5-10倍,实现氮的高速合金化,且能耗低于其他方法。运用大熔池法生产高氮钢,理论上能达到的氮含量实际往往也能达到,同时熔池的高度均匀化导致氮分布的高均匀化,通过提供对监,良好的控制浇铸速度,确保表面质量,实现高密度、精确压制,理论上可用于制造各式各样的板材、型材、模铸件、重熔电极和高氮钢粉等各种产品。但设备相对于传统炼钢炉复杂得多,受限阶段高氮钢发展限制,设备需要多批测试。

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