灰铸铁为什么要增氮?如何实现精准高效增氮?

科技   2025-01-07 15:58   河南  


铸造行业增氮主要应用在灰铸铁和含氮不锈钢领域,少部分的铸钢也有应用需求,目前国内铸造行业增氮的普及面还不够广泛;近年来随着部分铸造企业的成功应用案例的广泛传播,以及行业内的相关人士的推广,越来越多的企业开始知道氮在灰铸铁中的应用价值,而以双相钢为代表的含氮型不锈钢则有多年的增氮技术应用经验,只是多年来在含氮不锈钢的铸造领域,大多数企业在增氮过程中并未配套理想可靠的工艺方法。

爱他浦团队的市场调研揭示:国内铸造行业的增氮应用尚处于初级阶段,而国外的成熟技术在国内尚未得到广泛推广。尽管如此,国内已有少数企业成功应用了这项技术,其中一些企业拥有近十年的应用经验。这些成功案例无一例外地实现了性能的显著提升和成本的有效节约,从而获得了显著的经济效益。


铸铁增氮的好处

氮在灰铸铁中的作用主要体现在两个方面:
首先,它能改善石墨形态。具体来说,当氮含量达到一定水平时,层片状石墨会变得更加宽厚,其端部也会变得圆润,从而实现钝化效果。这种变化有助于在铸件受力时减少石墨对基体的切割作用,进而提高材料的强度。同时,钝化效果更佳的石墨还具备更优秀的耐磨性和抗疲劳性能。
其次,氮原子以间隙原子的形式存在于灰铸铁基体中,形成间隙型固溶体,从而起到固溶强化的作用。具体表现为,增氮后的灰铸铁会细化珠光体,使得珠光体的层片间距减小。
基于氮在灰铸铁中的这两方面作用,增氮的好处主要体现在以下几点:
1、提高强度:在其他成分保持不变的情况下,通过合理增加氮含量,灰铸铁的抗拉强度可以提升30MPa至60MPa,这通常意味着强度等级提升半个至一个牌号;
2、提高硬度:在其他成分、孕育、熔炼、浇注等条件保持一致的情况下,经过增氮处理的灰铸铁不仅在强度上有所提升,其硬度也会相应增加,尽管这种提升效果不如强度明显,通常硬度会增加5HB至15HB。
3、提高抗疲劳性能:经过合理增氮的灰铸铁有助于形成更为钝化的片状石墨结构,这不仅显著提升了材料的抗疲劳性能,特别是在高温环境下,抗疲劳性能得到了显著增强(吉林大学材料科学与工程学院团队对此进行了深入研究,并在一汽集团中得到了实际应用),有效减少了在高温工作条件下铸件出现裂纹和断裂等失效的风险。
4、减少白口倾向:灰铸铁产品,特别是薄壁件和产品中的薄弱部分,在浇注后冷却过程中容易形成白口。为了确保性能,增加的合金化元素(如Cr、Cu、Sn、Mo、Sb、Nb等)会加剧白口的倾向。通过提高碳当量以减少合金元素的添加,可以有效改善灰铸铁的白口化现象。
5、减少缩松倾向:通过提升灰铸铁的碳当量,使其更接近共晶点,可以增加共晶石墨的析出量,进而增大石墨化膨胀量。这种膨胀有助于消除缩孔和缩松现象;同时,碳当量的提升与适量增氮相结合,确保了灰铸铁机械性能的有效提升。


铸铁增氮的难点


1、认知缺陷,缺乏系统研究
1)害怕氮气孔的产生,不确定合理的增氮区间;
2)国内缺乏系统的理论及应用研究;
3)缺乏优质增氮合金及其应用研究。
2、缺少有效检测手段
1)铸造企业没有配备气体元素(O、N、H)检测仪器;
2)针对铸铁的取样、制样流程等不成熟。
3、缺乏合理可控的增N工艺
1)灰铁增氮缺乏合理工艺路径,应用厂家差异很大,效果差异也大;
2)生产过程中,要在短时间内精准增N至目标区间,实现难度大。
4、品控不成熟
1)产品中气体元素的全流程控制经验不成熟;
2)原辅材料的品控系统不成熟,出现问题难以有效分析解决。


爱他浦基于其向国内外铸造行业推广的战略布局,组织团队深入研究铸造行业的增氮应用,特别是针对低氮含量的灰铸铁和铸钢产品在熔铸过程中难以控制的增氮问题。爱他浦团队投入了大量研究力量,最终在全球范围内首创开发出一套稳定的增氮解决方案。该方案可根据不同企业的具体工况条件进行定制,实现了熔铸过程中增氮的四大特点:精准、高效、稳定和节约。目前,这四大特点难以实现,正是限制已有增氮认知企业实现熔铸增氮的主要障碍。同时,所有正在尝试进行产品增氮的企业,都迫切需要爱他浦团队的解决方案来优化工艺,确保生产过程的稳定性和进一步的成本节约。


》爱他浦增氮应用解决方案及产品优势

1、爱他浦增氮应用解决方案优势

1)潜心研发生产高品质增N孕育合金

深耕高端产品研究,开发出具备高氮、高一致性、低杂质三大特点的氮化合金产品,灰铁应用中效率可实现每公斤合金在每吨铁水中增氮45—65ppm的超高目标。

2)大量的应用研究基础,针对不同场景适配相应解决方案;积累成功的案例经验,辅助企业降本增效成绩显著。

3)研究开发最优增N工艺,适配给厂家对应产品+工况条件;全流程培训+实操指导,突出细节+建立流程管理方案。

4)仪器分析+物料核算,过程简化,程序化计算及监控管理;辅助装备+辅助软件,减少人为因素干扰,增N操作更稳定。

2、爱他浦合金产品三大特点四大优势

1)高氮含量:

产品指标全球唯一,远高于全球行业同类产品。

对应优势1:相较氮化锰铁、中低氮氮化锰,使用高氮氮化锰增氮合金可减少25-75%的合金添加量。

2)高一致性:

对应优势2:一致均匀的氮化合金添加剂有利于精炼工序的精益生产,提高生产效率,降低生产成本。

3)低氧含量

对应优势3:超低氧含量可有效减少钢/铁水中杂质的引入,降低除氧难度,提高收得率,缩短熔炼等待时间,降低生产成本。

对应优势4:高品质的合金添加剂有利于高质量钢水/铁水的获得,提高含氮钢/铁的性能和品质,增加经济效益。

联系人:梁总

联系电话:18016371636

企业邮箱:service@shultrapure.com

公司地址:中国(上海)自由贸易试验区临港新片区


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