Kontrola atmosfery podczas procesu spiekania stali spiekanej i jej wydajność

Atmosfera spiekania i jej dobór

Jeżeli rozważane jest tylko spiekanie stali zawierającej węgiel, atmosfera spiekania stosowana w przemyśle metalurgii proszków to wodór, azot, azot + wodór (potencjał węglowy lub brak potencjału węglowego), rozkład amoniaku, gaz endotermiczny, gaz endotermiczny + azot, synteza W przypadku gazu i próżni prawidłowy dobór atmosfery spiekania wymaga zrozumienia właściwości i wydajności różnych atmosfer spiekania oraz doboru zgodnego z zasadami zapewnienia jakości i obniżenia kosztów.

Wodór to silnie redukująca atmosfera. Wiele osób uważa, że ​​wodór ma pewien efekt odwęglania, ale zależy to w dużej mierze od czystości użytego wodoru, a nie od samego wodoru. Ogólnie rzecz biorąc, wodór po elektrolizie lub konwersji katalitycznej zawiera pewną ilość zanieczyszczeń gazowych, takich jak H2O, O2, CO i CH4 itp., czasami całkowita ilość może osiągnąć około 0.5%. Dlatego najlepiej wysuszyć i oczyścić przed użyciem, aby zmniejszyć zawartość tlenu i punkt rosy. Jednak ze względu na wysoką cenę wodoru, czysty wodór jest rzadko używany jako atmosfera spiekania, chyba że istnieją szczególne powody.

Azot jest bezpiecznym i tanim gazem obojętnym, ale ponieważ czysty azot nie ma redukowalności w temperaturze spiekania, czysty azot jest rzadko używany jako atmosfera spiekania w produkcji tradycyjnej stali do metalurgii proszków. W ostatnich latach, gdy koszt oczyszczania azotu uległ zmniejszeniu i poprawiła się szczelność pieca do spiekania, zaczęto również stosować azot jako atmosferę spiekania do spiekania stali zawierającej węgiel.

W ostatnich latach do spiekania stali węglowej coraz częściej stosuje się mieszankę azotowo-wodorową. Azot/wodór jest zwykle stosowany między 95/5-50/50. Ta mieszanina ma pewien stopień redukowalności, a punkt rosy może osiągnąć poniżej -60 ℃, ogólnie mówiąc, należy dodać pewną ilość CH4 lub C3H8, aby utrzymać określony potencjał węgla podczas używania tego gazu w temperaturze 1050-1150 ℃ podczas spiekania stal węglowa powyżej 1250 ℃ nie musi kontrolować potencjału węglowego. Ta mieszanina może być stosowana do spiekania stopów na bazie żelaza zawierających chrom w temperaturze poniżej 1120°C bez utleniania.

Rozłożony amoniak powstaje w wyniku rozkładu gazowego amoniaku za pomocą ogrzanego katalizatora, zawierającego 75% H2 i 25% N2. Ale ogólnie rzecz biorąc, niewielka ilość nierozłożonych cząsteczek amoniaku zawsze pozostaje w rozłożonym amoniaku. Gdy wejdą w kontakt z gorącym metalem w wysokich temperaturach, ulegną rozkładowi na wysoce aktywne atomy wodoru i azotu, azotując w ten sposób metal. Ostatnie badania wykazały, że przy odpowiedniej kontroli spiekanie AstaloyCrM w temperaturze 1120°C spowoduje rozkład i amonifikację mieszaniny 90N2/10H2 z silniejszą redukcją. Głównym powodem jest to, że te aktywne atomy wodoru, które właśnie uległy rozkładowi podczas procesu spiekania, są bardziej skuteczne niż 90N2/. Wodór w mieszanym gazie 10H2 ma silniejszą redukowalność i może skutecznie zredukować warstwę tlenku poza cząsteczkami AstaloyCrM. Aby oczyścić i rozłożyć amoniak, możesz przepuścić go przez wodę i wysuszyć lub użyć aktywowanego tlenku glinu lub sita molekularnego, aby usunąć resztę. Cały amoniak jest usuwany.

Gaz endotermiczny to rodzaj mieszanego gazu otrzymywanego przez zmieszanie gazu węglowodorowego (CH4 lub C3H8) z powietrzem w określonej proporcji, wstępne podgrzanie do 900-1000°C i katalityczne przekształcenie przez katalizator z tlenku niklu. W zależności od stosunku powietrza do gazu węglowego procesowi konwersji towarzyszą reakcje endotermiczne lub egzotermiczne. Powstały gaz mieszany nazywany jest gazem endotermicznym lub gazem egzotermicznym, a reakcja może wyglądać następująco:

CmHn+m(O2+3.774N2)—mCO+n/H2+1.887mN2

Jeśli powyższa reakcja ma być przeprowadzona całkowicie, to znaczy, że całe C w CmHm właśnie przereagowało z O2 w powietrzu, wymagane powietrze/gaz powinno wynosić m/2 (1+3.774), czyli 2.387m. Na przykład, jeśli używanym gazem węglowodorowym jest CH4, wymagane powietrze/gaz powinno wynosić 2.387, a wytworzony w tym czasie gaz mieszany zawiera 40.9% H2, 38.6% N2 i 20.5% CO. Po reakcji mieszany gaz zawiera H2 Zawartość CO i CO maleje wraz ze wzrostem powietrza/gazu, ale zawartość H2O i CO2 wzrasta. Pokazuje również, że potencjał węglowy w mieszanym gazie po reakcji zmniejsza się wraz ze wzrostem ilości powietrza/gazu, a wydajność utleniania wzrasta. Jest to również główny powód, dla którego podczas spiekania stali zawierającej węgiel rzadko stosuje się gaz egzotermiczny, a większość gazów endotermicznych.

Mówiąc ogólnie, mieszany gaz wytwarzany przez powietrze/gaz między 2.0-3.0 jest nazywany gorącym gazem absorpcyjnym, a mieszany gaz wytwarzany, gdy stosunek jest większy niż 5.0, jest nazywany gazem egzotermicznym. Zależność między punktem rosy gazu endotermicznego wytworzonego z CH4 jako surowcem a powietrzem/gazem pokazuje, że powietrze/gaz wzrasta tylko z 2.4 do 2.5, a punkt rosy wytworzonego gazu mieszanego wzrasta z -25°C do powyżej 0°C. Dlatego też, jeśli użytkownicy sami produkują gaz endotermiczny, powinni zwrócić szczególną uwagę na kontrolowanie stosunku powietrza do gazu w surowcach (najlepiej nie więcej niż 2.4), aby uzyskać gaz endotermiczny o wystarczająco niskim punkcie rosy. W mieszanym gazie po reakcji, stosunek różnych gazów odpowiada stosunkowi na końcu reakcji, który na ogół wynosi (1000-1100°C).

Po reakcji, jeśli zmieni się temperatura gazu, zmieni się potencjał węglowy gazu mieszanego, punkt rosy i stosunek różnych gazów. Wielu producentów metalurgii proszków używa jednego generatora gazu egzotermicznego do dostarczania przez rurociąg wymaganej atmosfery spiekania dla kilku pieców do spiekania w tym samym czasie. Temperatura atmosfery została obniżona przed dotarciem do pieca do spiekania. . Jeżeli izolacja rurociągu nie jest dobra, a temperatura ścianki rurociągu jest niższa niż 800°C, to część węgla w mieszanym gazie osadza się na ściance rurociągu w postaci sadzy. Innymi słowy, gdy mieszany gaz jest ponownie ogrzewany do temperatury spiekania w piecu do spiekania, jego ciepło węgla jest znacznie niższe niż potencjał węgla, który może zapewnić generator gazu endotermicznego.

W takim przypadku do pieca spiekalniczego należy dodać odpowiednią ilość metanu lub propanu, aby zapewnić potencjał węgla w piecu. Teraz niektórzy zagraniczni producenci metalurgii proszków zaczęli instalować mały generator gazu endotermicznego obok każdego pieca do spiekania i wykorzystywać gaz endotermiczny, który właśnie został wytworzony bezpośrednio w piecu do spiekania bez chłodzenia, aby uniknąć wpływu na atmosferę spiekania z powodu zmian temperatury . . Inną kwestią, o której należy przypomnieć, jest to, że nawet przy katalitycznym działaniu katalizatora z tlenku niklu, niewielka ilość gazu węglowodorowego (CH4 lub C3H8, itd.) pozostaje w mieszanym gazie otrzymanym po przenoszeniu. Dodatkowo pomiędzy gazami o temperaturze 900-1100℃ Po osiągnięciu przez reakcję równowagi wytworzy się niewielka ilość CO2 i H2O (w postaci gazowej), które przed użyciem należy wysuszyć.

Dodanie azotu do gazu endotermicznego może zmniejszyć względną zawartość CO, CO2 i H2O w gazie endotermicznym, aby zbuforować wrażliwość atmosfery na potencjał węgla i punkt rosy oraz ułatwić niektóre współczynniki korelacji w atmosferze spiekania kontrolować.

Gaz syntetyczny to metoda zaproponowana przez zagranicznych producentów pieców do spiekania w ostatnich latach do bezpośredniego generowania (rozcieńczania) gazu endotermicznego w piecu do spiekania (bez konieczności stosowania generatora gazu endotermicznego na zewnątrz pieca). Miesza on gazowy alkohol metylowy i azot w określonej proporcji, a następnie kieruje go bezpośrednio do pieca spiekalniczego. W strefie spiekania w wysokiej temperaturze zachodzą następujące reakcje:

CH3OH — CO+2H2

Ponieważ stosunek CO i H2 w rozłożonym gazie jest równy stosunkowi gazu endotermicznego wytworzonego zwykłą metodą z CH4, a mieszany azot można łączyć w celu syntezy mieszanej atmosfery o takim samym składzie jak gaz endotermiczny (1L Metan odpowiada 1.05 nm3 azotu). Jego największą zaletą jest to, że nie wymaga generatora gazu endotermicznego na zewnątrz pieca. Ponadto użytkownicy mogą mieszać różne ilości azotu w celu wytworzenia rozcieńczonego gazu endotermicznego zgodnie z własnymi wymaganiami.

Próżnia jest również rodzajem atmosfery spiekania, która jest najczęściej używana do spiekania stali nierdzewnej i innych materiałów, ale nie jest powszechnie stosowana do spiekania stali węglowej.

Właściwości fizyczne atmosfery spiekania

Większość artykułów i raportów z atmosferą spiekania omawia głównie zachowanie chemiczne pomiędzy różnymi atmosferami spiekania i spiekaną bryłą podczas procesu spiekania, ale rzadko omawia wpływ właściwości fizycznych różnych atmosfer na spiekanie, chociaż w wielu przypadkach efekt ten jest niemożliwy. być ignorowane. Na przykład, różnica lepkości gazu spowoduje gradient stężenia chemicznego spiekanej kształtki od powierzchni do wewnątrz wzdłuż otworu, wpływając tym samym na właściwości powierzchni spiekanego kształtki. Na przykład pojemność cieplna i przewodność cieplna różnych gazów mają duży wpływ na czas spiekania i szybkość chłodzenia. W tej sekcji wymieniono główne właściwości fizyczne niektórych atmosfer spiekania w różnych temperaturach (w pobliżu temperatury spiekania) w celach informacyjnych.

Przykłady problemów związanych z atmosferą podczas spiekania

1 Przykłady pęknięć na powierzchni części podczas odwoskowania

Gdy stosuje się piec do spiekania z taśmą siatkową, a jako atmosferę spiekania stosuje się gaz endotermiczny, jeśli szybkość wzrostu temperatury i atmosfera w strefie odparafinowania nie są dobrze kontrolowane, wystąpi pękanie powierzchni. Wiele osób uważa, że ​​zjawisko to jest spowodowane szybkim rozkładem smaru. Jest to spowodowane, ale tak nie jest. Prawdziwym powodem jest to, że tlenek węgla w gazie endotermicznym rozkłada się na stały węgiel i dwutlenek węgla w zakresie temperatur 450-700℃ pod wpływem katalizy żelaza, niklu i innych metali. To właśnie nowo osadzony węgiel stały w porach spieku rozszerza swoją objętość i powoduje wspomniane zjawisko pękania powierzchni.

Jakość części zmienia się wraz z temperaturą podczas procesu spiekania w różnych atmosferach. Wśród nich atmosfera 3 jest suchym endotermicznym gazem węglowym, a atmosfery 4 i 5 są endotermicznym gazem węglowym dodanym z różnymi ilościami pary wodnej. Widać, że podczas procesu spiekania jakość części zaczyna spadać przy około 200°C, co oznacza, że ​​stały środek smarny znajdujący się w jego wnętrzu ulega ciągłemu rozkładowi i przelewa się przez spiekany element, obniżając jego jakość. Oczywiście, jeśli w mieszanym proszku nie ma stałego smaru, powyższe zjawisko nie występuje. Jeżeli stosuje się powyższe trzy atmosfery, to im atmosfera bardziej sucha od jakości spieku o temperaturze około 450°C, tym poważniejsze będzie to zjawisko.

Co jednak ciekawe, w przypadku użycia gazu 3 (suchego gazu endotermicznego) pękanie powierzchni występuje niezależnie od obecności stałych smarów, co wskazuje, że nie jest to bezpośrednio związane z odparafinowaniem, a w pęknięciach znajduje się gaz bogaty w węgiel. Zjawisko, możemy potwierdzić słuszność powyższego wyjaśnienia.

Istnieje kilka sposobów na uniknięcie wystąpienia w/w zjawiska pękania. Najbardziej bezpośrednią rzeczą jest zmiana atmosfery spiekania z gazu endotermicznego na mieszaninę wodorowo-azotową bez pękania linii przerywanych. Jeśli nie można zmienić atmosfery spiekania, istnieją dwie metody. Jednym z nich jest wdmuchiwanie części gazu endotermicznego zawierającego parę wodną do strefy odparafinowania pieca do spiekania. Jednak ta metoda jest trudna do uzyskania stabilnej kontroli w rzeczywistej pracy.

Kontrola przepływu powietrza w piecu do spiekania nie jest dobra, a zjawisko wchodzenia atmosfery o wysokim punkcie rosy do strefy spiekania może wpływać na jakość spiekania. Drugą i najlepszą metodą jest zwiększenie szybkości nagrzewania części w strefie odparafinowania pieca do spiekania, aby jak najszybciej przejść 450. W obszarze, w którym pękanie występuje w temperaturze -600°C, zwykle jest przeznaczone do tego zjawiska tzw. szybkie odparafinowanie.

2 Przykład spiekania AstaloyCrM

Chrom metaliczny jest szeroko stosowany w stali stopowej ze względu na niską cenę i dobry efekt wzmacniający. Jednak stal spiekana zawierająca chrom napotka wiele problemów w procesie produkcji. Jednym z nich jest produkcja proszku żelaza zawierającego chrom, który musi przejść rygorystyczny proces redukcji atomizacji i wyżarzania, aby uzyskać proszek surowca o niższej zawartości tlenu i węgla. .

Honganas AB ze Szwecji jest obecnie jedynym producentem na świecie, który może produkować ten surowiec w proszku po niskich kosztach. Po drugie, nawet jeśli można uzyskać wysokiej jakości proszek żelaza zawierający chrom, jeśli spiekanie i temperatura medium, zwłaszcza atmosfera spiekania, nie mogą być dobrze kontrolowane, będzie bardziej prawdopodobne, że zostanie utleniony podczas spiekania i utleniania, a wydajność spiekania zostanie zmniejszona.

Obliczenia termodynamiczne i duża liczba eksperymentów dowiodły, że jeśli gaz endotermiczny jest używany jako atmosfera spiekania AsaloyCrM, wymagania dotyczące spiekania nie mogą być spełnione, nawet jeśli punkt rosy jest bardzo niski.

Innymi słowy, do spiekania AsaloyCrM można stosować tylko czysty wodór lub mieszaninę wodorowo-azotową. Obecnie wykorzystuje się większość tych ostatnich. , Udział wodoru stanowi 5%-20%. Czytelnikowi należy przypomnieć nie tylko o zapewnieniu składu atmosfery spiekania, ale także o zapewnieniu jakości atmosfery spiekania.

Tak zwana jakość odnosi się tutaj do stopnia utlenienia w atmosferze spiekania, który jest generalnie kalibrowany przez ciśnienie cząstkowe tlenu w atmosferze. Podczas spiekania w temperaturze 1120℃, jeśli ciśnienie parcjalne tlenu w atmosferze jest niższe niż 1×10-14Pa, podczas procesu spiekania nie nastąpi utlenienie.

Gdy temperatura jest obniżona, aby zapobiec utlenianiu, ciśnienie cząstkowe tlenu w atmosferze musi być nawet niskie. Może również zapewnić, że AsaloyCrM spiekany w 1125℃ nie będzie utleniał się przy 1×10-14Pa. Powyższe obliczenia zostały potwierdzone danymi eksperymentalnymi.

Proszę zachować źródło i adres tego artykułu do przedruku: Kontrola atmosfery podczas procesu spiekania stali spiekanej i jej wydajność

Minhe Firma odlewnicza są dedykowane do produkcji i zapewniania wysokiej jakości i wysokiej wydajności części odlewniczych (zakres części odlewanych z metalu obejmuje głównie) Cienkościenne odlewanie ciśnieniowe,Odlewanie pod ciśnieniem z komory gorącej,Odlewanie matrycowe w zimnej komorze), Usługa okrągła (usługa odlewania ciśnieniowego,Obróbka CNC,Produkcja form, Obróbka powierzchni). Wszelkie niestandardowe odlewanie ciśnieniowe z aluminium, odlewanie ciśnieniowe magnezu lub znalu / cynku oraz inne wymagania dotyczące odlewów są mile widziane, aby się z nami skontaktować.

Pod kontrolą ISO9001 i TS 16949, wszystkie procesy są przeprowadzane przez setki zaawansowanych maszyn do odlewania ciśnieniowego, maszyn 5-osiowych i innych urządzeń, od blasterów po pralki Ultra Sonic. Minghe ma nie tylko zaawansowany sprzęt, ale także profesjonalny zespół doświadczonych inżynierów, operatorów i inspektorów, aby zrealizować projekt klienta.

Producent kontraktowy odlewów ciśnieniowych. Możliwości obejmują odlewanie ciśnieniowe aluminium w zimnej komorze od 0.15 funta. do 6 funtów, szybka zmiana konfiguracji i obróbka. Usługi o wartości dodanej obejmują polerowanie, wibrowanie, gratowanie, śrutowanie, malowanie, powlekanie, powlekanie, montaż i oprzyrządowanie. Obrabiane materiały obejmują stopy takie jak 360, 380, 383 i 413.

Pomoc w projektowaniu odlewów cynkowych/równoległe usługi inżynieryjne. Zleceniodawca precyzyjnych odlewów cynkowych. Można wytwarzać miniaturowe odlewy, odlewy ciśnieniowe wysokociśnieniowe, odlewy wielopłytkowe, konwencjonalne odlewy formowe, odlewy jednostkowe i niezależne oraz odlewy z uszczelnieniem gniazdowym. Odlewy mogą być produkowane w długościach i szerokościach do 24 cali z tolerancją +/- 0.0005 cala.  

Certyfikowany ISO 9001: 2015 producent odlewanego magnezu, Możliwości obejmują odlewanie ciśnieniowe magnezu do 200 ton gorącej komory i 3000 ton zimnej komory, projektowanie oprzyrządowania, polerowanie, formowanie, obróbka skrawaniem, malowanie proszkowe i płynne, pełna kontrola jakości z możliwościami CMM , montaż, pakowanie i dostawa.

Certyfikat ITAF16949. Dodatkowa usługa odlewania obejmuje casting inwestycyjny,odlewanie piaskowe,Odlewanie grawitacyjne, Utracone odlewanie pianki,Odlewanie odśrodkowe,Odlewanie próżniowe,Trwałe odlewanie form,.Możliwości obejmują EDI, pomoc inżynierską, modelowanie bryłowe i przetwarzanie wtórne.

Przemysł odlewniczy Części Studia przypadków dla: samochodów, rowerów, samolotów, instrumentów muzycznych, jednostek pływających, urządzeń optycznych, czujników, modeli, urządzeń elektronicznych, obudów, zegarów, maszyn, silników, mebli, biżuterii, przyrządów, telekomunikacji, oświetlenia, urządzeń medycznych, urządzeń fotograficznych, Roboty, rzeźby, sprzęt dźwiękowy, sprzęt sportowy, narzędzia, zabawki i inne. 

W czym możemy Ci pomóc dalej?

∇ Przejdź do strony głównej dla Odlewanie ciśnieniowe Chiny

By Producent odlewów ciśnieniowych Minghe |Kategorie: Przydatne artykuły |Materiał tagi: Odlewanie aluminium, Odlew cynkowy, Odlewanie magnezu, Casting tytanu, Odlewanie ze stali nierdzewnej, Odlew mosiężny,Odlew z brązu,Przesyłanie wideo,Historia firmy,Odlew aluminiowy |Komentarze wyłączone