Журнал «Теория и технология металлургического производства» - Манашев И.Р., Гаврилова Т.О., Шатохин И.М., Зиатдинов М.Х. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА АЗОТИРОВАННЫХ ФЕРРОСПЛАВОВ МЕТОДОМ САМОРАСПРОСТРАНЯЮЩЕГОСЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СИНТЕЗА

Аннотация

В работе на примере синтеза композиционных сплавов на основе нитридов ванадия, хрома и кремния изложены результаты исследований по получению в режиме горения нового класса легирующих материалов. Доказана принципиальная возможность создания СВС производства различных композиционных ферросплавов для сталеплавильного производства при использовании в качестве сырья обычных ферросплавов. Показано, что степень азотирования ферросплавов в режиме фильтрационного горения сильно зависит от давления азота, дисперсности порошка исходного материала и пористости азотируемых образцов. Чем выше давление азота, больше пористость образцов и крупнее частицы исходного порошка ферросплава тем большее количество азота фиксируется в продуктах горения. Более плотные образцы и образцы из более крупного порошка ферросплава азотируются в более узком диапазоне давления азота. Для инициирования стабильного послойного горения в таких образцах необходимо более высокое давление. Показано, что в зависимости от состава исходного ферросплава его азотирование может происходить либо по твердофазному (феррохром), либо по жидкофазному механизмам (ферросилиций, феррованадий). В первом случае температура горения ниже температуры плавления исходного сплава, а также эвтектики в системе Cr-Fe-N. Во втором – она выше. При твердофазном азотировании насыщение ферросплава азотом всегда происходит стадийно: при послойном горении и объёмном догорании. При жидкофазном азотировании в зависимости от количества жидкой фазы в волне горения поглощение азота может происходить как в одну, так и в две стадии. При образовании большого количества плавленых продуктов горения (феррованадий) доазотирование отсутствует. При меньшей доли жидких продуктов горения (ферросилиция) вклад дореагирования значителен.

Ключевые слова

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез, ферросплавы, нитрид феррованадия, нитрид феррохрома, нитрид ферросилиция, фильтрационное горение, микролегирование, азотирование.

Манашев Ильдар Рауэфович – канд. техн. наук. зам. директора по развитию производства композиционных материалов, ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Гаврилова Татьяна Олеговна – зам. генерального директора, ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Шатохин Игорь Михайлович – генеральный директор, ООО «НТПФ «Эталон», г. Магнитогорск, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Зиатдинов Мансур Хузиахметович – д-р техн. наук, ведущий научный сотрудник, Томский государственный университет, г. Томск, Россия. E-mail:Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

1. Мержанов А. Г., Боровинская И. П. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез тугоплавких неорганических соединений // Докл. АН СССР. 1972. Т. 204. С 366-369.

2. Мержанов А. Г. Научные основы, достижения и перспективы развития процессов твердопламенного горения // Изв. РАН. Серия химическая. 1997. Т. 46. № 1. С. 7-31.

3. Levashov E. A., Mukasyan A. S., Rogachev A. S. and Shtansky D. V.. Self-propagating high-temperature synthesis of advanced materials and coatings. // International Materials Reviews, 2017. Vol. 62. No. 4. P. 203–239.

4. Mukasyan AS, Rogachev AS, Aruna ST. Combustion synthesis in nanostructured reactive systems. // Advanced Powder Technology. 2015. Vol. 26. No. 3. P. 954–976.

5. Ziatdinov M. Kh., Shatokhin I. M., Leont’ev L. I. SHS Technology for Composite Ferroalloys. 1. Metallurgical SHS: Nitride of Ferrovanadium and Ferrochromium // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 5. P. 269-276.

6. Munir Z. A., Holt J. B. The combustion synthesis of refractory nitrides. Part 1. Theoretical analysis // Journal of Materials Science. 1987. Vol. 22. Iss 2. P. 710–714.

7. Chukin M. V., Poletskov P. P., Nikitenko O. A., Nabatchikov D. G. Study of Microstructure of Rolled heavy Plates Made of Low-alloyed Pipe Steel with Increased Strength and Cold Resistance // CIS Iron and Steel Review. 2017. Vol. 13. Р. 28–32.

8. Tian P., Zhong Z. Y., Bai R. G., Zhang X. L., Gao H. Application of Different Vanadium Alloys in Steel // Proceedings of the International Conference on Computer Information Systems and Industrial Applications (CISIA 2015). Bangkok, Thailand on June 28-29, 2015. P. 861-864.

9. Hanninen H.E. Application and Performance of high Nitrogen Steels // Steel GRIPS. 2004. N. 2. P. 371-380.

10. Kaputkina L.M., Svyazhin A.G., Smarygina I.V., Kindop V.E. Influence of Nitrogen and Copper on Hardening of Austenitic Chromiumnickel-manganese Stainless Steel // CIS Iron and Steel Review. 2016. Vol. 11. Р. 30–34.

11. Mukasyan A. S., Merzhanov A. G., Martinenko V. M., Borovinskaya I. P. Blinov M. Y. Mechanism and Principles of Silicon Combustion in Nitrogen // Combustion Explosion Shock Waves. 1986. Vol. 22. No. 5. Р. 534–540.

12. Ziatdinov M. Kh., Shatokhin I. M., Leont’ev L. I. SHS Technology for Composite Ferroalloys. 2. Synthesis of Ferrosilicon Nitrides and Ferrotitanium Boride // Steel in Translation. 2018. Vol. 48. No. 7. P. 411-418.

13. Shatokhin M., Ziatdinov M.Kh., Smirnov L.A., and Manashev I.R. “Nitrided Ferroalloy Production By Metallurgical SHS Process: Scientific Foundations and Technology” in Theoretical and practical conference with international participation and School for young scientists «FERROALLOYS: Development prospects of metallurgy and machine building based on completed Research and Development». KnE Materials Science, 2019, pages 191–206. DOI 10.18502/kms.v5i1.3969

Подробности: Опубликовано: 31 декабря 2019; Обновлено: 31 декабря 2019; Просмотров: 4161