[发明专利]一种氮化物冶炼高氮钢的氮的溶解度计算方法及应用在审

专利信息
申请号: 201510574424.3 申请日: 2015-09-09
公开(公告)号: CN105095678A 公开(公告)日: 2015-11-25
发明(设计)人: 丁海峰;杨吉春;张春香 申请(专利权)人: 内蒙古科技大学
主分类号: G06F19/00 分类号: G06F19/00
代理公司: 北京爱普纳杰专利代理事务所(特殊普通合伙) 11419 代理人: 何自刚
地址: 014010 内蒙*** 国省代码: 内蒙古;15
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摘要:
搜索关键词: 一种 氮化物 冶炼 高氮钢 溶解度 计算方法 应用
【说明书】:

技术领域

发明涉及冶金技术领域,具体涉及一种氮化物冶炼高氮钢的氮的溶解度的计算及钢中氮的精确控制方法。

背景技术

氮能够稳定奥氏体不锈钢,氮稳定奥氏体的能力是镍的30倍,在不影响塑、韧性的情况下,提高钢的强度、硬度,此外氮还能够提高钢的耐腐蚀性,尤其是提供钢的耐晶界腐蚀性。

正因为高氮钢优异的综合力学性能,对高氮钢的研究热潮也随之而来。然而,1600℃下,纯铁中氮的溶解度仅为0.045%。如何向钢液中增氮是制约高氮钢发展的关键因素。因此对氮的溶解度的研究至关重要,而相关的研究也鲜有报道。

氮的溶解度主要受温度、压力及钢种的化学成分的影响。一些研究者对氮的溶解度做出了一些研究,但还没有形成统一的思想。王书恒等人,对Chipman等人的热力学计算模型进行了修正,使其适应于Cr12N,适用范围窄。李花兵等人运用Sievert定律计算了低压下钢液中的氮的溶解度,用实验验证了这一结论,然而用此方法计算的氮的溶解度是在1873K条件下计算的,而我们通常所测的钢中氮的含量是在室温下钢中氮的溶解度,两种温度下的氮的溶解度必然存在一定的差值,因此不能用1873K下钢液中计算的氮的溶解度来表示室温下钢中氮的溶解度。

发明内容

本发明的目的是通过热力学计算,总结了任一温度下,氮化物冶炼高氮钢的氮的溶解度的计算方法,并运用此方法精确控制钢液中氮的含量。

为达上述目的,本发明一种氮化物冶炼高氮钢的氮的溶解度计算及钢中氮的精确控制的方法,具体内容如下:

氮气进入钢液的界面反应方程式:

1/2N2=[N]ΔGBθ=3600+23.89T]]>

反应的吉布斯自由能,ΔrGm=ΔrGmθ+RTlnw[%]fN(PN2/Pθ)12]]>

式中,fN为氮的活度系数,以质量分数1%的符合亨利定律的理想稀溶液为标准态;w[%]为钢液中氮的平衡质量分数;为氮分压,Pa;Pθ为一个标准大气压,1.01325×105Pa。

1873K下,钢液中其他元素对氮的活度系数的影响:

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