Ferro Silicon Nitride (FeSiN): Komposisi, Praktek Inokulasi dan Kegunaan

Ferro silikon nitrida (FeSiN) adalah paduan utama yang mengandung nitrogen-yang dibuat dengan melakukan nitridasi bubuk ferrosilikon dalam tungku dengan atmosfer terkendali. Hasilnya adalah komposit stabil di mana fase silikon nitrida membawa nitrogen, sementara besi bertindak sebagai matriks ikatan yang memungkinkan material larut dalam logam cair. Pabrik pengecoran menetapkannya terutama sebagai inokulan dan aditif pembentuk grafit, dan semakin meningkat sebagai sumber nitrogen dalam pembuatan baja dan campuran tahan api.

Apa itu Ferro Silicon Nitrida

Bahannya merupakan komposit, bukan senyawa tunggal, jadi setiap pesanan pembelian harus mencantumkan kandungan nitrogen, kandungan silikon, dan keseimbangan besi, bukan hanya satu angka. Kisaran komersial yang umum ditunjukkan di bawah ini; nomor nitrogenlah yang mengontrol penghitungan dosis, karena aditif dibeli untuk menghasilkan nitrogen, bukan massal.

Cara Kerja pada Perawatan Besi Ulet

Dalam produksi besi ulet, grafit harus berbentuk bintil, bukan serpihan. Magnesium adalah unsur nodularisasi yang umum, namun magnesium menguap dengan hebat pada suhu pengolahan dan perubahan pemulihannya bergantung pada kedalaman rendaman, suhu penyadapan, dan geometri bejana pengolahan. Nitrogen-yang mengandung ferrosilikon nitrida mengubah gambaran tersebut: nitrogen yang dilepaskan ke dalam lelehan adalah grafit kuat-meningkatkan spesies yang meningkatkan jumlah bintil, memperpendek jarak bintil, dan menstabilkan respons, yang pada gilirannya mengurangi pudarnya magnesium antara pengolahan dan penuangan.

Manfaat praktisnya bersifat metalurgi, bukan komersial: karena reaksi nodularisasi lebih tenang, coran yang dihasilkan memenuhi persyaratan mekanis mutu besi ulet dengan penyebaran yang lebih sedikit. Nilai seperti 60-40-18, 65-45-12 dan 80-55-06 dalam kelompok ASTM A536, atau nilai 450-10 dan 500-7 pada ISO 1083, semuanya bergantung pada nodularitas dan jumlah bintil, dan pengolahan dengan bantuan nitrogen membuat target tersebut lebih mudah dipegang di sendok. Nodularitas di atas 85% biasanya ditentukan, dengan bentuk grafit dinilai pada spesimen yang dipoles dan digores.

Pemilihan Kelas dan Ukuran

Pemilihan ukuran mengikuti metode penambahan daripada kimia paduan. Gumpalan berukuran 10-50 mm ditambahkan ke sendok atau sendok perlakuan jika waktu pembubaran tersedia. Butiran berukuran 2-5 mm cocok untuk inokulasi tundish dan in-stream, dan serbuk berukuran 0-2 mm digunakan untuk inokulasi cetakan atau untuk kawat berinti, di mana selubung kawat melepaskan aditif pada kedalaman yang terkendali. Serbuk yang terlalu halus akan teroksidasi selama penanganan, sehingga kemasan pelindung dan penyimpanan kering merupakan bagian dari spesifikasi.

Analisis dan Verifikasi Nitrogen

Kandungan nitrogen harus dilaporkan melalui fusi gas inert pada sampel yang representatif, suatu teknik yang mencakup baja dan paduan besi oleh ASTM E1019, yang juga membahas karbon, sulfur, dan oksigen dalam pengoperasian instrumen yang sama. Karena pengambilan nitrogen dari atmosfer tungku merupakan sumber variabilitas yang diketahui, sertifikat harus menyatakan metode pengambilan sampel dan jumlah penambahan. Pemeriksaan-silang dengan laboratorium kedua setiap triwulan merupakan praktik normal bagi pabrik pengecoran yang menjalankan inokulan yang mengandung nitrogen-secara terus menerus.

Ulangi disiplin yang sama dalam hal ukuran: analisis saringan terhadap fraksi yang dikirim menunjukkan apakah pemasok telah menyaring bahan atau hanya menghancurkannya.

Pembuatan Baja dan Aplikasi Lainnya

Dalam pembuatan baja, ferro silikon nitrida digunakan dimana nitrogen harus ditingkatkan tanpa menambahkan gas murni yang mahal atau pembawa nitrogen ferromangan. Nitrogen-baja tahan karat austenitik yang diperkuat, beberapa tingkatan tempa, dan baja listrik tertentu semuanya memiliki spesifikasi nitrogen dalam kisaran yang dapat dicapai oleh aditif ini. Dalam praktik tahan api, penambahan silikon nitrida meningkatkan kekuatan panas dan ketahanan guncangan termal dalam campuran alumina-silikon karbida-karbon, dan membantu membatasi oksidasi pada lapisan selama rangkaian pengecoran.

Pengepakan, Penyimpanan dan Dosis

Pengepakan standar adalah tas curah 25 kg atau 1000 kg, dengan lapisan tas tertutup rapat terhadap kelembapan. Penyimpanan harus kering dan berventilasi: penyimpanan basah atau lembap menyebabkan pengambilan nitrogen dalam bentuk bau amonia dan mempercepat oksidasi permukaan, sehingga menurunkan kualitas elemen yang dibeli. Dosis dihitung dari tingkat nitrogen target, berat lelehan dan perolehan kembali yang diperoleh dalam uji coba panas; uji panas pertama pada logam produksi, bukan perhitungan saja, adalah cara yang dapat diandalkan untuk menetapkan laju penambahan.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Q:Apakah ferro silikon nitrida menggantikan magnesium dalam besi ulet?
J: Ini bukan pengganti langsung untuk nodularisasi dalam, namun banyak digunakan bersamaan dengan pengurangan penambahan magnesium, dimana nitrogennya meningkatkan jumlah nodul dan membatasi pemudaran yang hanya dialami oleh magnesium selama penahanan.

Q:Kandungan nitrogen apa yang harus dipesan?
J: Urutkan kadar nitrogen tertinggi yang dapat diterima oleh perilaku pelarutan lelehan Anda, biasanya pada pita 18-30%. Nitrogen yang lebih tinggi memungkinkan penambahan yang lebih kecil untuk target yang sama, sehingga mengurangi pengambilan silikon dan kehilangan suhu.

Q:Ukuran mana yang cocok untuk inokulasi tundish?
J: Butiran berukuran 2-5 mm merupakan pilihan umum karena butiran tersebut larut dalam waktu tinggal yang tersedia dalam tundish tanpa terapung ke dalam terak.

Q:Bagaimana cara memverifikasi kandungan nitrogen?
J: Dengan analisis fusi gas inert pada sampel yang representatif, mengikuti pendekatan ASTM E1019 untuk nitrogen dalam baja dan paduan besi, biasanya didukung dengan analisis saringan untuk fraksi ukuran.

Q:Apakah ferro silikon nitrida bekerja pada baja daripada besi tuang?
J: Ya. Dalam nitrogen-kelas tahan karat dan tempa yang diperkuat, nitrogen merupakan pembawa nitrogen yang mudah digunakan, asalkan perolehan kembali dilakukan pada uji panas sebelum digunakan pada spesifikasi produksi.