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含氮铬铁制备方法

2022/07/16228 作者:佚名
导读:生产氮化铬铁的方法常见的有液态渗氮和固态渗氮两种,还有不常有用的传统铝热法和机械球磨法等。 含氮铬铁液态渗氮法 液体渗氮在感应炉内进行,氮气作为渗氮原料。氮是以溶质状态在液态氮化铬铁中存在,而氮在固态的氮化铬铁中是以金属氮化物或复合氮化物的形式存在。出炉时液态低碳铬铁的温度为1650~1700℃,氮化时将压力为0.1~0.5 MPa的氮气向铬铁熔体中通入,氮化过程持续20~60 min后进行浇铸。

生产氮化铬铁的方法常见的有液态渗氮和固态渗氮两种,还有不常有用的传统铝热法和机械球磨法等。

含氮铬铁液态渗氮法

液体渗氮在感应炉内进行,氮气作为渗氮原料。氮是以溶质状态在液态氮化铬铁中存在,而氮在固态的氮化铬铁中是以金属氮化物或复合氮化物的形式存在。出炉时液态低碳铬铁的温度为1650~1700℃,氮化时将压力为0.1~0.5 MPa的氮气向铬铁熔体中通入,氮化过程持续20~60 min后进行浇铸。液态渗氮制备的氮化铬铁更加致密。由于温度高该方法所制得的氮化铬铁含氮量较低,氮含量一般为2%~3%,现在制取氮化铬铁几乎都采用固态渗氮法。

含氮铬铁固态渗氮法

固态渗氮用氮气或氨气作为氮化原料,在真空感应炉或电阻炉内发生氮化反应。该方法一般与真空冶炼铬铁相结合,在真空脱碳完成以后,将氮气通入真空炉或感应炉内做氮化处理。此方法生产的氮化铬铁合金气孔率较高,其应用受到很大程度上的限制。采用重熔氮化铬铁可以使合金致密化,但是重熔阶段氮含量会降低2%~2.5%。

固体氮化过程中,反应初期的限制性环节是界面上的化学反应。随着产物的生成,产物层的厚度不断增加,渗氮阻力增大,氮化过程的限制性环节过渡到由气相到固相产物层的扩散。此时氮化过程的影响因素有合金成分、温度、气相纯度和气相压力等。氮气的扩散速度主要受固相表面积和氮分压影响,当固体物料粒度越细小,氮扩散的速度越快;氮化过程在正压条件下进行,通过调节系统压力,可以控制氮扩散的速度。但是氮化过程的系统压力不宜过高,因为氮化反应是放热反应,压力过高,反应速度过快,导致温度过高会造成炉料提前烧结,会影响氮化速度。

含氮铬铁传统铝热法

传统铝热法生产氮化铬铁是利用铬精矿(Cr2O3>06%,SiO2<1.3%,C<0.04%),铝粉、冶炼金属铬的碎渣和硝酸钠为原料,混合后采用上部点火法进行冶炼,可得到含铬>70%、含碳≤0.05%、含氮>0.9%的氮化铬铁。这种方法由于氮含量过低,达不到现在的生产需求。

含氮铬铁机械球磨法

机械球磨法制备氮化铬铁是将按比例混合均匀的高纯度的铁粉、铬粉,放入玛瑙罐中进行球磨。先封闭放入混合粉末的球磨罐,抽真空,使玛瑙罐内部的压力降到10-2Pa以下,再通入高纯氮气,让玛瑙罐内部压力达到0.2 MPa。开始球磨后,每磨一段时间让球磨机短暂的休息一会,避免造成球粉末和磨罐的温度过高。冷去过后再按上述方法再次往球磨罐中通入氮气。从而得到高纯度的氮化铬铁,这个方法的优点是可以得到高纯度氮化铬铁的同时不会有什么副产品生成。但是生产效率低,工序复杂,不易应用到生产实践中,这是它的缺陷。

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