Способ получения азотированных лигатур Советский патент 1977 года по МПК C22C33/00 

1

Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к обработке сплавов 3 твердом состоянии, и может быт использовано в производстве азотсодержащих составов на основе железа, предназначенвых для легирования конструкционны быстрорежущих и других марок сталей.

Известен способ получения тугоплавких неорганических соединений, сущность которого заключается в измельчении, брикетировании смеси тугоплавких неорганнческих соединений, например, нитридов металлов IV,Y групп с последующим азотированием в режиме горения. Основан он на использовании тепла экзотермической реакции образования конечного продукта. Инициирование реакции взаимодействия реагентов осуществляется нагретой спиралью и поджигающей смеси, которые создают температуру, достаточную для начала процесса взаимодействия. В дальнейшем процессос ушествляетс я за счет тепла, выделивщегося в результате реакции. Температура в зоне взаимодействия 2 ООО-40ОО°СШ .

Существенным и,достатком способа

является то, что в качестве исходных компонентов при азотировании используются дорогостоящие порощки чистых металлов IV-V групп Периодической системы.

В промышленности для легирования сталей широко используются азотированные сплавы железа с металлами IV-V1I1 групп Периодической системы элементов, например титан, ванадий, хром, марганец и т. а. Оцнако часто азотирование ферросплавов уже групп в режиме горения становится невозможным вследствие высокого содержания железа в сплаве. Например, как показывают опыты, феррованадий не азотируется в режиме горения, если содержание ванадия в сплаве менее 5О%.

Кроме того, не удается проазотировать в режиме горения металлы У1-УШ групп Периодической системы вследствие Шзт-ого теплового эффекта реакции образования нитридов, не говоря уже с5 азотировании эгих элементов в сплаве с железом.

Целью изобретения является разработка таких услогий взаимодействия, которые позволили бы значительно расщирить сор-

тамент лигатур, азотируемых в режиме горения, удешевить производство лигатур с высоким содержанием азота.

Для этого предлагается способ, по которому исходные ферросплавы (например, феррохром, ферромарганец и т. д) измельчают в порошки и перемешивают в тече- яие двух часов с порошками металлов

групп (или их сплавами с железом), реакция взаимодействия с азотом которых протекает с большим тепловым эффектом например с пороигками титана или ферротитаяа, ванадия или феррованадия с содержанием ванадия более 5О%),

Перемешанные порошки ферросгтавов прессуют в брикеты, которые затем помешают в установку постоянного давления. Установку заполняют азотом. Давление азта 1-150 атм. Сверху на брикеты ставят таблетку поджигающего состава (смесь порошков титана с бором), которая воспламеняется с помощью нагретой сгшрали: из вояафрама или нихрома. После такого иницшррования реакции азотирова -ше брикетов проходит в режиме горения. После прохождения фронта реакции Возможно объемное доазотирование, что значительно повышает степень поглощения азота. Весь процесс азотирования, включая охлаждение образцов, занимает 20-30 мин. Температ эа в зоне горения 1500-200О°С.

Ллй азотирования литатур применяли особо чистый азот, содержащий не более О,1% к.ислорода,рИ порошки ферросплавов состава, вес. %:

1)Ферротитан - Ti - 70, Те. - 30;

2)Феррованадий - V - 46,81, ёт-1,70 С .- 0,56, Р - 0,12, S -0,057,

Те - остальное;

3)Феррованадий - V - 78,0, Те -остальное;

4)Феррохром Сг 70,5, Si - 0,3, С 0,1, s 0,019, Р - 0,039,

6 остальное;

- СГ -. 56,6,

Феррохромалюминии ,4i- 21,0, & - 0.9, Fe - остальное.

i р и м ер 1, При получении лигатуры Те - Сг- Ti - N исходным компонентом олужт-п феррохром, взаимодействие которого с азотом невозможно вследствие низкого теплового эффекта реакции. Сплав Fe-Cr- измельчается до размеров порошка дисперсностью менее 0,063 мм и перемешивается в течение двух часов с порошком ферротитана дисперсностью 0,125 мм при соотношении компонентов 50,7% (Fe -Сг) 49,3% (Fe-Ti) , Из перемешанного порошка прессуются брикеты диаметром 20 мм, весом 35 г и относительной плоТностью 0,65. Брикеты загружаются в прибор постоянного давления, на брикеты ставится поджигающая таблетка, к которой подводится электрическая сиираль, после чего прибор закрывается и заполняется азотом до давления 50 атм. На спираль подается напряженке (не более 40 вольт), после чего происходит воспламенение таблетки. Процесс азотирования длится 2-3 сек, после чего брикеты выдерживаются

в азоте 20 мин. Содержание азота при получении сплава Fe - С р - Ti - N составило 13,1 % (весовых).

П р и м е р 2. При поя/чении лкгату ры Fe-Cp-Ti-A -N исходным компонентом служит Феррохромалюминии дисперсно™ стью менее О,О63 мм. Феррохрома л юмкний перемешивается в течение дсух часов с порошком ферротитана дисперсностью 0,125 мм при соотношении компонентов

51% феррохромалюминия, 49% ферротитана. Приготовленная смесь прессуется в брикеты диаметром 20 мм, весом 30 г, относительной плотностью 0,56. Далее проделываечхзя операция (пример 1). Со

держание азота в сплаве после горения смеси составило 16,7% (весовых).

Эту же лигатуру можно получить, ес-ли ввести в состав смеси вместо Fe -Ti чистый титан. Тогда, при всех прочих

равных условиях, содержание азота в сплаве повышается до 17,5%.

П р и м е р 3, При получении сплава Fe V-Ti-N исходным компонентом служит феррованадий (содержание ванадия 46,81%) дисперсностью 0,125 мм, который перемешивается с порошком ферротитана при соотношении компонентов 51% феррованадия, 49% ферротитана. Из приготовленной смеси прессуются брикеты диаметром 20 мм, весом 35 г., относительной плотностью 0,65. Далее проделывают операцию, описанную в примере 1.

Содержание азота в сплаве после азаимодействия в атмосфере азота при давлении 50 атм составило 14,3 % (весовых).

Пример 4. При колучении сплава Fe-Cr-V-N ИСХОДШ.1М Кхомпонентом

феррохром дисперсностью 0,068 мм.

Сплав перемешивают в течение двух часов с измельчением до дисперсности 0,125 мм порошком феррованадия ( V 78%) при сооткошении компонентов: 4-0% ферро-

хрома, 60% феррованадия. Приготовленные смеси прессуются, в брикеты цкаметром 20 мм весом 32 г, относительной плот ностью 0,64, Далее гговторяется операция, приведенная в примере 1. Опыт проводится при давлении 4О атм. Содержание iазота в приготовленной лигат ре составляет 10,2% (весовых). Предложенный способ получения азотированных позволяет быстро получать лигатуры с повышенным содержанием азота при использовании в качестве исходных компонентов смесей сплавов железа с металлами групп Периодической системы 1Формула изобретения Способ получения азотированных лигатур, включающий измельчение исходных материалов,брикетирование и азотирование 55 в режиме горения, отличающийс я тем, что, с целью обеспечения возможности азотирования в режиме горения при расширении сортамента лигатур noYllf группу Периодической системы смешивают порошки ферросплавов - основы смешивают с порошками металлов IJ-V групп или с ферросплавами, содержащими метал1 ьт IV, Y групп. Источники информащш,- принятые во внимание при экспертизе: 1. Авторское свидетельство СССР № 255221, G01G 1/00, 1967 г.