Легирование сталей и сплавов азотом из дуговой плазмы: теория и практика (Обзор.Часть 2)

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.

Peculiar features of alloying the metallic materials with nitrogen are considired, including that from a gas phase in plasma-arc remelting. Unlike the other alloying elements the nitrogen under the standard conditions is in a gaseous state. Therefore, its use as an alloying element has its peculiaries. It is shown that the rate of nitrogen absorption in PAR is rather high and this allows producing ingots, in which the nitrogen content exceeds the standard solubility of gas in molten steel at the liquidus temperature. The effect of nitrogen as an alloying element is comparable with the effect of carbon. It is shown on some examples, that when the method of plasma-arc remelting is used it seems possible to alloy steel with nitrogen in industrial scales up to concentrations, much exceeding its standar solubility in metal. Ingots, melted in plasma-arc furnaces, are characterized by the high quality of surface and have a dense macrostructure in spite of the nitrogen content. Nitrogen, dissolved in metal, is distributed in the ingot volume rather uniformly.