制約含氮耐磨鋼應(yīng)用的一個(gè)重要因素
制約含氮耐磨鋼應(yīng)用的一個(gè)重要因素就是其冶煉問(wèn)題。由于氮是氣體元素，在耐磨鋼中的溶解度較低，目前高氮NM360耐磨鋼板的冶煉通常采用加壓電渣重熔和反壓鑄造等工藝來(lái)完成，其它還有采用熱等靜壓熔煉、加壓感應(yīng)熔煉及粉末冶金等方法，這些冶煉工藝均需要特殊的設(shè)備，成本較高。如何采取經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)冶煉高氮耐磨鋼一直備受關(guān)注。中國(guó)科學(xué)院金屬所新近提出了直接采用真空感應(yīng)爐來(lái)冶煉中高氮耐磨鋼的技術(shù)路線(xiàn)。用這種工藝，不加正壓，可以冶煉出氮含量在0.5%左右的高氮鋼，而且可以有效地控制鋼中的雜質(zhì)元素含量。目前正在對(duì)真空感應(yīng)爐冶煉高氮耐磨鋼過(guò)程中各種影響因素作進(jìn)一步研究。
一．合金元素對(duì)氮含量的影響。氮在鐵合金溶液中的溶解度受其它合金成分影響較大。不同合金對(duì)氮在鋼中的溶解度有不同的作用系數(shù)，Cr、Mn、Mo、V、Nb等元素增加氮的溶解度，而Ni、Cu、Si、C等元素降低氮的溶解度。用活度系數(shù)可以有效地衡量各種元素對(duì)氮在NM360耐磨鋼板液中溶解度的影響。根據(jù)目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，耐磨鋼中加入的鉻或錳能有效地提高氮的溶解度。
二．添加氮化物種類(lèi)及方法的影響。利用真空感應(yīng)爐冶煉高氮耐磨鋼，主要通過(guò)加入氮化物進(jìn)行氮的合金化。由于真空感應(yīng)爐冶煉體系是一個(gè)低氣壓系統(tǒng)，氮化物在耐磨鋼液中的大量熔化和溶解勢(shì)必造成氮在鋼液表面的溢出。如果過(guò)早地加入氮化物，溶解在鋼液中的氮會(huì)不斷地參與耐磨鋼液表面的溢出反應(yīng)，使鋼液中溶解的氮越來(lái)越少。另外，如果氮化物熔化溫度超過(guò)鋼液溫度，必然會(huì)延長(zhǎng)熔化時(shí)間，較高的熔化溫度又會(huì)促使氮從耐磨鋼液中溢出。當(dāng)?shù)锶刍瘻囟容^低時(shí)(低于鋼液溫度)，氮化物加入到鋼液中就會(huì)迅速熔化，并被攪拌均勻；由于時(shí)間較短，耐磨鋼液中溶解的大量過(guò)飽和氮在澆鑄成鋼錠以前來(lái)不及大量溢出而被留在鋼液中，從而得到較高的氮含量。在氮化錳、氮化鉻、氮化硅等幾種氮化合金中，只有氮化錳的熔化溫度較低，約1200℃左右，而氮化鉻、氮化硅的熔化溫度都在1600℃以上。所以在使用真空感應(yīng)爐冶煉高氮鋼時(shí)，以使用氮化錳為宜。
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