小編帶你了解氮化硅錳在鋼中起到的作用

氮在鋼中具有一系列的有益作用，被認為是有研究和開發價值的新材料之一。金屬、非金屬氮化物，廣泛地應用于一些特種鋼冶煉中。氮化硅錳作為一種新型氮添加劑，其氮含量高，在鋼中可以起到增氮作用，使鋼中的Nb沉淀強化和細化晶粒作用明顯增強，促進和優化釩的析出，達到增氮降釩的效果。氮化硅錳合金在高氮合金鋼生產中具有很好的利用前景。 　　本課題以硅鐵合金和硅錳鐵合金為原料，采用高溫直接氮化法合成氮化硅錳合金。 　　熱力學計算與分析表明，單質Si氮化生成Si3N4，T＜2295K前，ΔrGθ一直為負值。在T＜900K之前，錳氮化生成ΔGGθMn5N2＜ΔGθMn4N。當T＞90... 展開 氮在鋼中具有一系列的有益作用，被認為是有研究和開發價值的新材料之一。金屬、非金屬氮化物，廣泛地應用于一些特種鋼冶煉中。氮化硅錳作為一種新型氮添加劑，其氮含量高，在鋼中可以起到增氮作用，使鋼中的Nb沉淀強化和細化晶粒作用明顯增強，促進和優化釩的析出，達到增氮降釩的效果。氮化硅錳合金在高氮合金鋼生產中具有很好的利用前景。 　　本課題以硅鐵合金和硅錳鐵合金為原料，采用高溫直接氮化法合成氮化硅錳合金。 　　熱力學計算與分析表明，單質Si氮化生成Si3N4，T＜2295K前，ΔrGθ一直為負值。在T＜900K之前，錳氮化生成ΔGGθMn5N2＜ΔGθMn4N。當T＞900K之后，ΔGθMn5N2＞ΔGθMn4N。Mn5N2發生分解的反應自由能在T＞600K后為負值，Mn4N相要比Mn5N2相更加穩定，氮化錳相中的主要合成物為Mn4N。Mn/Mn4N與Si氮化生成MnSiN2時，反應吉布斯自由能ΔrG＜0的臨界轉化溫度隨著氮氣分壓的增大越來越高，氮化反應更容易進行，在低氮氣分壓下可以氮化合成，增大氮氣分壓可以促進氮化反應。 　　本實驗考察了原料配比、氮氣流量、氮化溫度、氮化時間、添加劑和催化劑等因素的影響。得出較佳氮化合成工藝:原料硅錳比為11∶4和6∶5，添加30％稀釋劑和5％的NH4Cl催化劑，在1673K氮化保溫4h、氮氣流量控制在3.5L/min，得到氮化硅錳中氮含量分別為31.5％和28.9％。XRD衍射和SEM形貌能譜分析結果表明，較佳工藝合成的氮化硅錳相主要為:MnSiN2、Si3N4。 　　動力學研究表明，氮化合成過程中，1000-1420℃溫度區間為整個氮化反應的主反應區，隨著溫度升高，放熱反應越來越劇烈。終得到速率常數k的經驗公式、反應動力學機理函數f(α)=1-α、各階段的指數前因子A、活化能E(400-800℃，E=0.7898kJ.mol-1;1000-1200℃, E=8.4969 kJ·mol-1;1200-1420℃,E=12.5874 kJ·mol-1)和動力學方程。

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