Контроль атмосферы во время процесса спекания спеченной стали и его производительность

Атмосфера спекания и ее выбор

Если рассматривать только спекание углеродсодержащей стали, атмосфера для спекания, используемая в индустрии порошковой металлургии, представляет собой водород, азот, азот + водород (углеродный потенциал или отсутствие углеродного потенциала), разложение аммиака, эндотермический газ, эндотермический газ + азот, Синтез Для газа и вакуума правильный выбор атмосферы спекания требует понимания характеристик и производительности различных атмосфер спекания и выбора в соответствии с принципами обеспечения качества и снижения затрат.

Водород - сильная восстановительная атмосфера. Многие люди считают, что водород обладает определенным обезуглероживающим эффектом, но это во многом зависит от чистоты используемого водорода, а не от самого водорода. Обычно водород после электролиза или каталитической конверсии содержит определенное количество примесного газа, такого как H2O, O2, CO и CH4 и т. Д., Иногда общее количество может достигать около 0.5%. Поэтому перед использованием его лучше высушить и очистить, чтобы снизить содержание кислорода и точку росы. Однако из-за высокой цены на водород чистый водород редко используется в качестве атмосферы для спекания, если нет особых причин.

Азот является безопасным и дешевым инертным газом, но поскольку чистый азот не восстанавливается при температуре спекания, чистый азот редко используется в качестве атмосферы спекания при производстве стали традиционной порошковой металлургии. В последние годы, когда стоимость очистки азота снизилась, а воздухонепроницаемость печи для спекания улучшилась, азот также начал использоваться в качестве атмосферы спекания для спекания углеродсодержащей стали.

В последние годы азотно-водородная смесь все чаще используется при спекании углеродистой стали. Азот / водород обычно используется в диапазоне 95 / 5-50 / 50. Эта смесь имеет определенную степень восстанавливаемости, а точка росы может достигать значений ниже -60 ℃, вообще говоря, необходимо добавить определенное количество CH4 или C3H8 для поддержания определенного углеродного потенциала при использовании этого газа при 1050-1150 ℃ во время спекания. углеродистая сталь выше 1250 ℃ не требует контроля углеродного потенциала. Эту смесь можно использовать для спекания хромосодержащих сплавов на основе железа при температуре ниже 1120 ° C без окисления.

Разложенный аммиак получают путем разложения газообразного аммиака через нагретый катализатор, включая 75% H2 и 25% N2. Но вообще говоря, в разложившемся аммиаке всегда остается небольшое количество неразложившихся молекул аммиака. Когда они контактируют с горячим металлом при высоких температурах, они разлагаются на высокоактивные атомы водорода и азота, тем самым азотируя металл. Недавние исследования показали, что при правильном контроле спекание AstaloyCrM при 1120 ° C будет разлагать и аммифицировать смесь 90N2 / 10H2 с большей восстанавливаемостью. Основная причина заключается в том, что эти активные атомы водорода, которые только что разложились в процессе спекания, более эффективны, чем 90N2 /. Водород в смешанном газе 10H2 имеет более высокую восстанавливаемость и может эффективно восстанавливать оксидный слой за пределами частиц AstaloyCrM. Чтобы очистить и разложить аммиак, вы можете пропустить его через воду и высушить или использовать активированный оксид алюминия или молекулярное сито для удаления остатков. Весь аммиак удаляется.

Эндотермический газ - это своего рода смешанный газ, полученный путем смешивания углеводородного газа (CH4 или C3H8) с воздухом в определенной пропорции, предварительного нагрева при 900-1000 ° C и каталитического превращения с помощью катализатора из оксида никеля. В зависимости от соотношения воздуха и угольного газа процесс конверсии сопровождается эндотермическими или экзотермическими реакциями. Образующийся смешанный газ называется эндотермическим газом или экзотермическим газом, и реакция может быть следующей:

CmHn+m(O2+3.774N2)—mCO+n/H2+1.887mN2

Если вышеуказанная реакция должна быть проведена полностью, то есть весь C в CmHm только что прореагировал с O2 в воздухе, требуемое количество воздуха / газа должно быть m / 2 (1 + 3.774), что составляет 2.387m. Например, если используемый углеводородный газ представляет собой CH4, требуемое количество воздуха / газа должно составлять 2.387, а полученная в это время смешанный газ включает 40.9% H2, 38.6% N2 и 20.5% CO. После реакции смешанный газ содержит H2 Содержание CO и CO уменьшается с увеличением количества воздуха / газа, но содержание H2O и CO2 увеличивается. Это также показывает, что углеродный потенциал в смешанном газе после реакции уменьшается с увеличением количества воздуха / газа, и эффективность окисления увеличивается. Это также основная причина того, почему экзотермический газ редко используется при спекании углеродсодержащей стали, а используется большая часть эндотермического газа.

Вообще говоря, смешанный газ, полученный из смеси воздух / газ в диапазоне 2.0–3.0, называется абсорбционным горячим газом, а смешанный газ, полученный при соотношении больше 5.0, называется экзотермическим газом. Соотношение между точкой росы эндотермического газа, полученного с использованием CH4 в качестве сырья, и воздухом / газом показывает, что соотношение воздух / газ увеличивается только с 2.4 до 2.5, а точка росы полученного смешанного газа повышается с -25 ° C до выше 0 ° C. Следовательно, если пользователи производят эндотермический газ самостоятельно, им следует уделять особое внимание контролю отношения воздуха к газу в сырье (предпочтительно не более 2.4) для получения эндотермического газа с достаточно низкой точкой росы. В газовой смеси после реакции соотношение различных газов соответствует соотношению в конце реакции, которое обычно составляет (1000-1100 ° C).

После реакции, если температура газа изменится, изменится углеродный потенциал смешанного газа, точка росы и соотношение различных газов. Многие производители порошковой металлургии используют один генератор экзотермического газа для обеспечения необходимой атмосферы для спекания для нескольких печей для спекания одновременно по трубопроводу. Перед тем, как попасть в печь для спекания, температура воздуха была понижена. . Если изоляция трубопровода плохая, а температура стенки трубопровода ниже 800 ° C, то часть углерода в газовой смеси будет откладываться на стенке трубопровода в виде технического углерода. Другими словами, когда смешанный газ повторно нагревается до температуры спекания в печи для спекания, его углеродное тепло намного ниже, чем углеродный потенциал, который может обеспечить эндотермический газогенератор.

В этом случае в печь для спекания следует добавить соответствующее количество метана или пропана, чтобы обеспечить углеродный потенциал в печи. Теперь некоторые зарубежные производители порошковой металлургии начали устанавливать небольшой эндотермический газогенератор рядом с каждой печью для спекания и использовать эндотермический газ, который только что был получен, непосредственно в печь для спекания без охлаждения, чтобы избежать воздействия на атмосферу спекания из-за изменений температуры. . . Еще один момент, который следует напомнить, заключается в том, что даже при каталитическом эффекте катализатора на основе оксида никеля небольшое количество углеводородного газа (CH4 или C3H8 и т. Д.) Остается в смешанном газе, полученном после транспортировки. Кроме того, между газами при 900-1100 ℃. После того, как реакция достигнет равновесия, будет образовываться небольшое количество CO2 и H2O (газообразный), которые необходимо высушить перед использованием.

Добавление азота к эндотермическому газу может снизить относительное содержание CO, CO2 и H2O в эндотермическом газе, чтобы смягчить чувствительность атмосферы к углеродному потенциалу и точке росы и облегчить некоторые коэффициенты корреляции в атмосфере спекания. контролировать.

Синтетический газ - это метод, предложенный зарубежными производителями печей для спекания в последние годы для непосредственного генерирования (разбавления) эндотермического газа в печи для спекания (без необходимости использования эндотермического газогенератора вне печи). Он смешивает газообразный метиловый спирт и азот в определенной пропорции, а затем напрямую направляет его в печь для спекания. В зоне высокотемпературного спекания будут происходить следующие реакции:

СН3ОН — СО + 2Н2

Поскольку соотношение CO и H2 в разложившемся газе равно соотношению эндотермического газа, полученного обычным методом с CH4, смешанный азот может быть объединен для синтеза смешанной атмосферы с тем же составом, что и эндотермический газ (1 л Метан соответствует 1.05 нм3 азота). Его самым большим преимуществом является то, что он не требует наличия эндотермического газогенератора вне печи. Кроме того, пользователи могут смешивать разные количества газообразного азота для получения разбавленного эндотермического газа в соответствии со своими потребностями.

Вакуум также является своего рода атмосферой для спекания, которая в основном используется для спекания нержавеющей стали и других материалов, но не используется для спекания углеродистой стали.

Физические свойства атмосферы спекания

Большинство статей и отчетов об атмосфере спекания в основном обсуждают химическое поведение между различными средами спекания и спеченным телом во время процесса спекания, но редко обсуждают влияние физических свойств различных атмосфер на спекание, хотя этот эффект во многих случаях не может игнорировать. Например, разница в вязкости газа вызовет градиент химической концентрации спеченного тела от поверхности внутрь вдоль отверстия, тем самым влияя на свойства поверхности спеченного тела. Другой пример: теплоемкость и теплопроводность различных газов имеют большое влияние на время спекания и скорость охлаждения. В этом разделе перечислены основные физические свойства некоторых сред спекания при различных температурах (около температуры спекания) для справки читателей.

Примеры проблем, связанных с атмосферой во время спекания

1 Примеры растрескивания на поверхности деталей при депарафинизации

Когда используется печь для спекания с сетчатой ​​лентой и эндотермический газ используется в качестве атмосферы для спекания, если скорость повышения температуры и атмосфера в зоне депарафинизации не контролируются должным образом, происходит растрескивание поверхности. Многие думают, что это явление связано с быстрым разложением смазки. Это вызвано, но это не так. Настоящая причина заключается в том, что монооксид углерода в эндотермическом газе разлагается на твердый углерод и диоксид углерода в диапазоне температур 450-700 ℃ под действием железа, никеля и других металлов. Это вновь осажденный твердый углерод в порах спеченного тела, который увеличивает его объем и вызывает вышеупомянутое явление поверхностного растрескивания.

Качество деталей зависит от температуры во время процесса спекания в различных средах. Среди них атмосфера 3 представляет собой сухой эндотермический угольный газ, а атмосферы 4 и 5 представляют собой эндотермический угольный газ, добавленный с различным количеством водяного пара. Видно, что в процессе спекания качество деталей начинает ухудшаться примерно при 200 ° C, а это означает, что твердая смазка внутри них непрерывно разлагается и перетекает через спекаемое тело, снижая его качество. Конечно, если в смешанном порошке нет твердой смазки, вышеуказанного явления не существует. Если используются указанные выше три атмосферы, то чем суше атмосфера по сравнению с качеством спеченного материала при температуре около 450 ° C, тем более серьезным будет это явление.

Но что интересно, когда используется газ 3 (сухой эндотермический газ), поверхностное растрескивание происходит независимо от присутствия твердых смазочных материалов, что указывает на то, что это не связано напрямую с депарафинизацией, и в трещинах обнаруживается богатый углеродом газ. Феномен, мы можем подтвердить правильность приведенного выше объяснения.

Есть несколько способов избежать возникновения вышеупомянутого явления растрескивания. Самым прямым способом является изменение атмосферы спекания с эндотермического газа на водородно-азотную смесь без растрескивания ломаных линий. Если атмосферу спекания нельзя изменить, есть два метода. Один состоит в том, чтобы вдувать часть эндотермического газа, содержащего водяной пар, в зону депарафинизации печи для спекания. Однако этим методом трудно добиться стабильного управления в реальных условиях эксплуатации.

Управление потоком воздуха в печи для спекания неудовлетворительное, и явление атмосферы с высокой точкой росы, попадающей в зону спекания, может повлиять на качество спекания. Второй и лучший метод - увеличить скорость нагрева деталей в зоне депарафинизации печи для спекания, чтобы они прошли 450 как можно скорее. В местах, где растрескивание происходит при -600 ° C, для этого обычно используется так называемая быстрая депарафинизация.

2 Пример спекания AstaloyCrM

Металлический хром широко используется в легированной стали из-за его низкой цены и хорошего упрочняющего эффекта. Однако хромсодержащая спеченная сталь столкнется с множеством проблем в процессе производства. Одним из них является производство порошка хромсодержащего железа, который должен подвергаться строгому распылению и восстановительному отжигу для получения порошка исходного материала с более низким содержанием кислорода и углерода. .

Шведская компания Honganas AB в настоящее время является единственным производителем в мире, который может производить этот сырьевой порошок по низкой цене. Во-вторых, даже если можно получить высококачественный хромсодержащий железный порошок, если спекание и температуру среды, особенно атмосферу для спекания, нельзя хорошо контролировать, вероятность его окисления во время спекания и окисления выше, и производительность спекания будет снижена.

Термодинамические расчеты и большое количество экспериментов доказали, что если эндотермический газ используется в качестве атмосферы спекания AsaloyCrM, требования спекания не могут быть выполнены, даже если точка росы очень низкая.

Другими словами, для спекания AsaloyCrM можно использовать только чистый водород или смесь водорода с азотом. В настоящее время чаще всего используются последние. , На долю водорода приходится 5% -20%. Следует напомнить читателю, что необходимо не только следить за составом атмосферы спекания, но и обеспечивать качество атмосферы спекания.

Под так называемым качеством здесь понимается степень окисления в атмосфере спекания, которая обычно калибруется парциальным давлением кислорода в атмосфере. При спекании при 1120 ℃, если парциальное давление кислорода в атмосфере ниже 1 × 10-14 Па, окисление в процессе спекания не происходит.

Когда температура понижается, чтобы предотвратить окисление, парциальное давление кислорода в атмосфере должно быть даже низким. Это также может гарантировать, что AsaloyCrM, спеченный при 1125 ℃, не будет окисляться при 1 × 10-14 Па. Приведенный выше расчет подтвержден экспериментальными данными.

Сохраните источник и адрес этой статьи для перепечатки.: Контроль атмосферы во время процесса спекания спеченной стали и его производительность

Минхэ Компания по литью под давлением специализируются на производстве и предоставлении качественных и высокопроизводительных литых деталей (ассортимент металлических деталей для литья под давлением в основном включает Тонкостенное литье под давлением,Литье под давлением,Литье под давлением в холодной камере), Round Service (Служба литья под давлением,Обработка с ЧПУ,Изготовление пресс-форм, Обработка поверхности) .Любое индивидуальное литье под давлением из алюминия, магния или замака / цинка, а также другие требования к отливкам, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Под контролем ISO9001 и TS 16949, все процессы выполняются на сотнях передовых машин для литья под давлением, 5-осевых станках и других объектах, от струйных до стиральных машин Ultra Sonic. Minghe не только имеет современное оборудование, но и имеет профессиональное оборудование. команда опытных инженеров, операторов и инспекторов для воплощения в жизнь проекта заказчика.

Контрактный производитель отливок под давлением. Возможности включают в себя детали для литья под давлением алюминия с холодной камерой весом от 0.15 фунта. до 6 фунтов, быстрая установка и обработка. Дополнительные услуги включают полировку, вибрацию, удаление заусенцев, дробеструйную очистку, окраску, гальванику, нанесение покрытий, сборку и оснастку. Обрабатываемые материалы включают такие сплавы, как 360, 380, 383 и 413.

Помощь в проектировании литья цинка под давлением / сопутствующие инженерные услуги. Изготовление на заказ прецизионных отливок из цинка под давлением. Могут изготавливаться миниатюрные отливки, отливки под высоким давлением, отливки в формы с несколькими суппортами, отливки в обычные формы, единичные отливки под давлением и независимые отливки под давлением, а также отливки с герметизацией полости. Отливки могут изготавливаться длиной и шириной до 24 дюймов с допуском +/- 0.0005 дюйма.  

Производитель литья под давлением из магния, сертифицированный по стандарту ISO 9001: 2015. Возможности включают литье под давлением магния под высоким давлением с горячей камерой до 200 тонн и холодной камерой на 3000 тонн, проектирование инструментов, полировку, формование, механическую обработку, порошковую и жидкостную окраску, полный контроль качества с возможностями CMM , сборка, упаковка и доставка.

Сертифицирован ITAF16949. Дополнительные услуги трансляции включают инвестиционное литье,литье в песчаные формы,Гравитационное литье, Литье по выплавляемым моделям,Центробежное литье,Вакуумное литье,Постоянное литье формыВозможности включают EDI, техническую поддержку, твердотельное моделирование и вторичную обработку.

Литейная промышленность Примеры использования запчастей для: автомобилей, велосипедов, самолетов, музыкальных инструментов, судов, оптических устройств, датчиков, моделей, электронных устройств, корпусов, часов, машинного оборудования, двигателей, мебели, ювелирных изделий, приспособлений, телекоммуникаций, освещения, медицинских устройств, фотографических устройств, Роботы, скульптуры, звуковое оборудование, спортивное оборудование, инструменты, игрушки и многое другое. 

Что мы можем вам сделать дальше?

∇ Перейти на главную страницу для Литье под давлением Китай

By Производитель литья под давлением Minghe | Категории: Полезные статьи |Материалы Теги: Литье алюминия, Цинковое литье, Литье магния, Титановое литье, Литье из нержавеющей стали, Латунное литье,Бронзовое литье,Кастинг видео,История компании,Литье алюминия под давлением | Комментарии отключены