Азот в стали. Влияние азота на свойства стали. Азот в стали в процессе ее производства, страница 6

При выплавке сталей первого класса раньше других был применен метод ввода азота в сталь посредством использования специальных азотированных ферросплавов. Но все-таки самым дешевым является способ легирования жидкой стали газообразным азотом, успешно реализуемый при использовании сталеразливочных ковшей с пористыми днищами.

При производстве сталей второго класса используют следующие четыре метода; плавка металла в индукционных печах с разливкой его в автоклавах под давлением, порошковая металлургия, диффузионное насыщение стали в твердом состоянии и плазменная металлургия.

2.3 Химическое взаимодействие

В настоящее время еще невозможно достаточно точно изобразить тройную диаграмму состояния железо - азот - углерод. Уже при самых малых добавках углерода эвтектоид, называемый браунитом, становится особенно мелкодисперсным и микроскопически распознается труднее, чем в азотированном электролитическом железе. Одновременно при введении углерода эвтектоидная точка сдвигается в сторону низких концентраций азота. В присутствии углерода γ'- и ε-нитриды окрашиваются при травлении различно, что и позволяет сделать заключение о наличии в сплаве кристаллов с различной растворимостью в них углерода. В сталях с 0,7% С исследователи нашли светло-желтые участки сорбитной структуры, которые получили название флавита (рисунок 10).

В присутствии азота в сплавах железа с углеродом цементит испытывает изменения, причиной которых является либо замещение атомов углерода атомами азота, либо внедрение атомов азота в решетку цементита. Ферромагнитная точка Кюри цементита при введении азота снижается, а разложение содержащего азот цементита начинается при более высокой температуре, чем чистого цементита. Таким образом, азот повышает устойчивость карбида и устойчивость метастабильных состояний в системе железо - углерод.

Изучение воздействия 0,6% N в эвтектоидных углеродистых сталях на превращение аустенита в промежуточной области показало, что в результате введения азота латентный период значительно увеличивается (почти в 1000 раз) и сам процесс превращения в промежуточной области вследствие введения азота значительно замедляется. Если невозможно дать более точные указания о составе соответствующих структурных составляющих в тройных сплавах железа с углеродом и азотом, то при переходе к легированным, улучшаемым сталям, например хромоникелевым, затруднения еще более увеличиваются.

2.4  Влияние азота на свойства стали

2.4.1 Азот как легирующий  элемент

Влияние азота на сталь подобно влиянию углерода: он точно так же расширяет γ-область и приводит к эвтектоидному превращению. Однако из-за того, что в нелегированные и низколегированные стали не удается в процессе плавки ввести азот в повышенных количествах и удержать его после затвердевания в твердом растворе, подобные безуглеродистые, легированные азотом стали не нашли применения. В углеродистых сталях введение азота приводит к большей прокаливаемое, снижению чувствительности к перегреву, повышению стабильности карбидов, например в чугунах, вследствие чего становится возможным применение в определенных случаях стали или чугуна с повышенным содержанием азота (до 0,02 %). Особые преимущества азота как стабилизирующего аустенит элемента проявляются в высоколегированных, особенно в полуферритных и ферритных хромистых сталях.

В присутствии хрома поглощение азота ванной значительно возрастает (рисунок 11) и достигает при содержании 18% Сr примерно 0,2%.