Electrometallurgy Today, 2016, №01



2016 №01 (04)

DOI of Article 10.15407/sem2016.01.05

2016 №01 (06)

---

Современная электрометаллургия, 2016, #1, 32-37 pages
 

Легирование сталей и сплавов азотом из дуговой плазмы: Теория и практика (Обзор. Часть 1)

И.В. Шейко, Г.М. Григоренко, В.А. Шаповалов

Институт электросварки им. Е.О. Патона НАН Украины. 03680, Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Abstract
Рассмотрены особенности легирования металлических материалов азотом, в том числе и из газовой фазы при плазменно-дуговом переплаве. В отличие от других легирующих элементов азот в стандартных условиях находится в газообразном состоянии. Поэтому использование его как легирующего элемента имеет свои особенности. Показано, что скорость абсорбции азота при ПДП чрезвычайно высока и это позволяет получать слитки, в которых содержание азота превышает стандартную растворимость газа в жидкой стали при температуре ликвидуса. Влияние азота как легирующего элемента сравнимо с влиянием углерода. На ряде примеров показано, что используя метод плазменно-дугового переплава представляется возможным в промышленных масштабах легировать стали азотом до концентраций, значительно превышающих его стандартную растворимость в металле. Выплавленные в плазменно-дуговых печах слитки отличаются высоким качеством поверхности и имеют плотную макроструктуру несмотря на высокое содержание азота. Растворенный в металле азот достаточно равномерно распределен в объеме слитков. Библиогр. 29, табл. 3, ил. 3.
 
Ключевые слова: дуговая плазма; легирование; растворимость газа; пороговая концентрация; азотсодержащие ферросплавы; плазменно-дуговой переплав, микроструктура; аустенитная структура; нержавеющие стали; инструментальные стали
 
Received:                02.03.16
Published:               25.06.16
 
 
References
 

1. Королев М.Л. Азот как легирующий элемент в стали. — М.: Металлургиздат, 1961. — 264 с.
2. Меськин В.С. Основы легирования стали. Изд. 2-е. — М.: Металлургия, 1964. — 234 с.
3. Гудремон Э. Специальные стали. — М.: Металлургия, 1966. — 456 с.
4. Химушин Ф.Ф. Нержавеющие стали. — М.: Металлургиздат, 1967. — 799 с.
5. Высокопрочные аустенитные стали / М.В. Приданцев и др. — М.: Металлургия, 1969. — 288 с.
6. Попов А.А., Попова Л.Е. Изотермические и термокинетические диаграммы распада переохлажденного аустенита. — М.: Металлургия, 1966. — 231 с.
7. Упрочнение конструкционных сталей нитридами / М.И. Гольдштейн, А.В. Гринь, А.В. Блюм и др. — М.: Металлургия, 1970. — 189 с.
8. Колпишон Э.Ю., Иванова М.В., Шитов Е.В. Азотсодержащие стали эквивалентного состава // Черные металлы. — 2007. — февраль. — С. 10–12.
9. Помарін Ю.М., Бялік О.М., Григоренко Г.М. Вплив газів на структуру та властивості металів і сплавів. — Київ: НТУУ «КПІ», 2007. — 128 с.
10. Cobelli P. Development of ultrahigh strength austenitic stainless steels alloyed with nitrogen: Diss. … of doctor of technical sciences: Swiss federal institute of technology in Zurich, 2003. — 124 p.
11. Трегубенко Г.Н., Рабинович А.В. Разработка технологии применения нетрадиционных азотсодержащих лигатур при выплавке хромистых, хромомарганцевых и кремниймарганцевых сталей // Металлургическая и горнорудная промышленность. — 2001. — № 5. — С. 31–33.
12. Зиатдинов М.Х., Шатохин И.М. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез азотированного феррохрома // Сталь. — 2009. — № 9. — С. 48–53.
13. Свяжин А.Г., Капуткина Л.М. Стали, легированные азотом // Известия вузов. Черная металлургия. — 2005. — № 10. — С. 36–46.
14. Легирование стали азотом / Л.Г. Ригина, Я.М. Васильев, В.С. Дуб и др. // Электрометаллургия. — 2005. — № 2. — С. 14–21.
15. Ковшевое газовое азотирование полупродукта для получения коррозионно-стойкой азотистой стали / С.С. Быков, А.М. Столяров, В.В. Роженцев, Г.И. Морозов // Там же. — 2009. — № 3. — С. 16–17.
16. Совершенствование технологии производства полупродукта для получения коррозионностойкой азотистой стали / С.С. Быков, А.М. Столяров, В.В. Роженцев, Г.И. Морозов // Там же. — 2008. — № 1. — С. 5–8.
17. Шитов Е.В. Повышение эффективности металлургического производства азотсодержащих сталей с целью стабилизации их служебных характеристик: Автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.16.02 / СПбГПУ. — СПб., 2007. — 18 с.
18. Морозов А.И. Водород и азот в стали. — М.: Металлургиздат, 1968. — 284 с.
19. Азот в металлах. — М.: Металлургия, 1976. — 224 с.
20. Treizer J., Kubish C. Metallurgie und Eigenschaften unter hohem erschmelzener stickstoffhaltiger legierter Stahle. — Berg und Huttenmann. — 1963. — 108, № 11. — S. 369–380.
21. Рашев Ц. Создание лабораторных и промышленных установок для одностадийного производства высокоазотистой стали // Электрометаллургия. — 2004. — № 2. — С. 6–10.
22. Жекова Л., Рашев Ц. Исследование возможности создания высокоазотистых сталей с использованием метода плавки во взвешенном состоянии под высоким давлением // Металлург. — 2007. — № 2. — С. 37–41.
23. Лакомский В.И. Плазменнодуговой переплав / Под. ред. Б.Е. Патона. — Киев: Техніка, 1974. — 336 с.
24. Лакомский В.И., Григоренко Г.М., Торхов Г.Ф. Исследование процессов взаимодействия азота с металлом при ПДП / Сб. ст. «Рафинирующие переплавы». — Киев: Наук. думка, 1975. — Вып. 2. — С. 151–159.
25. Аустенитные высокоазотистые хромоникелевые стали, выплавленные в плазменно-дуговых печах / Б.Е. Патон, В.И. Лакомский, Г.Ф. Торхов и др. // ДАН СССР. — 1971. — Т. 198, № 2. — С. 391–393.
26. Клюев М.М. Плазменно-дуговой переплав. — М.: Металлургия, 1980. — 256 с.
27. Хохлов А.А., Игнатенко А.Г. Влияние плазменно-дугового переплава на качество высоколегированной стали, используемой для изготовления сварочной проволоки // Пробл. спец. электрометаллургии. — 1979. — Вып. 11. — С. 85–89.
28. Мелькумов И.Н. и др. Свойства хромистых сталей с высоким содержанием азота // Металловедение и термическая обработка металлов. — 1970. — № 12. — С. 18–21. https://doi.org/10.1007/BF00650825
29. Григоренко Г.М., Помарин Ю.М. Водород и азот в металлах при плазменной плавке. — Киев: Наук. думка, 1989. — 200 с.