钒氮合金的基本知识
2018-12-12 09:36:37
钒氮合金是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。在达到相同强度下，添加氮化钒节约钒加入量30～40%，进而降低了成本。
含钒石墨尾矿提钒新技术应用实例
2019-02-20 11:03:19
金溪石墨矿是一个储量达2600万t的大型鳞片石墨矿床，矿石石墨含量高，固定碳均匀档次为10.18%。该矿最大的特色是矿石中有档次较高的钒。钒以氧化钒的方式赋存于钒白云母中，钒白云母呈片状或扇状集合体与鳞片石墨共生，单晶片径0.2～5mm，集合体可达1cm以上，大多沿片理平行散布。石墨矿石中钒白云母的含量占5%～10%，V2O5的含量为0.4～0.7%。该类型的伴生钒资源是我国发现的一种新的共同的钒资源类型。
华东理工大学的研讨标明：选用一段磨矿4次浮选工艺选别金溪石墨矿，可得到固定碳含量为73.72%的石墨精矿；选用酸法和碱法对浮选石墨精矿进行化学提纯，能够取得固定碳含量≥99.9%的高纯石墨产品；石墨矿中伴生的钒绝大部分都进入尾矿中，若随尾矿被抛弃，将构成钒资源的巨大糟蹋。因为金溪石墨矿中的钒是一种新的共同的钒资源类型，钒首要以类质同象的方式赋存在钒的钒白云母中，而钒白云母的结构十分安稳，因而金溪石墨矿中钒的提取技能尚有待研讨。有关专家从维护资源的视点动身，提出要开发金溪石墨矿，有必要处理以下几个问题：1、石墨矿石中钒的赋存状况；2、含钒白云母与石墨的别离；3、钒白云母中钒的提取。
钒作为具有重要战略意义的稀有金属，在航空工业、原子能工业、宇航工业、国防顶级工业等范畴中被越来越广泛地使用，是一种不行短少的重要资源。因而，对金溪石墨尾矿进行提钒技能研讨，对促进该石墨矿的开发，进步我国钒资源的保证程度具有现实意义。
一、实验计划
金溪石墨矿石现在发现的仅有的含钒石墨矿类型，该类型含钒资源的提钒技能在国内均属空白。而从石煤中提取钒是我国取得钒资源的一个重要途径，我国石煤提钒技能十分老练，为含钒石墨尾矿的提钒打下了较好的技能根底。金溪石墨矿中钒的赋存状况等虽与石煤有必定的不同，但也有其相似之处。本实验在学习石煤提钒技能成果的根底上，对金溪石墨尾矿进行提钒技能探究研讨。
依据金溪石墨矿石中钒的特色，结合石煤提钒工艺技能，拟定了从金溪石墨尾矿中提钒的实验计划，其准则工艺流程如下图所示。图 金溪石墨尾矿提钒准则工艺流程
二、实验质料、试剂及仪器设备
实验质料：华东理工大学对金溪石墨矿石进行浮选实验取得的尾矿。石墨尾矿的粒度为－0.074mm，化学组成见表1。
表1 金溪石墨矿石浮选尾矿化学组成 %成分V2O5Fe2O3TiO2SiO2Al2O3CaOMgOK2ONa2O烧失含量0.5562.231.6079.339.890.234.402.560.131.30
试剂：浓硫酸，分析纯；火油，工业级；磷酸三丁酯（TBP），工业级；磷酸二异辛酯（P－204），工业级；碳酸钠，分析纯；过氧化氢，分析纯；氯化钠，分析纯；，分析纯；，分析纯。
实验设备及仪器：马弗炉，SXZ－10－12型；恒温水浴锅HH－2型；电动拌和器，JJ－1型；冰箱，家用型。
实验中钒的测验依照国标GB731511－1987，选用氧化－硫酸亚铁铵复原滴定法。
三、实验成果
（一）加酸焙烧－水浸
金溪石墨尾矿中含钒的矿藏为钒绿云母，v首要以类质同象方式替代硅酸盐矿藏晶格中的Al。含钒的铝硅酸盐矿藏结构十分安稳，难以被水、酸和碱溶解，归于难浸难溶物质。要浸出含钒铝硅酸盐矿藏中的钒，有必要先损坏铝硅酸盐矿藏的晶体结构，使赋存在铝硅酸盐中钒的价态发生变化，即便三价或四价钒转变为五价钒。有实验标明，焙烧可使云母类矿藏中的V3＋削减，V4＋和V5＋增多。
实验发现，选用直接氧化焙烧和氯化钠焙烧工艺，钒的浸出率均很低。因而，改用加酸焙烧工艺进行了探究实验。成果标明，在500℃下加硫酸焙烧2h后进行水浸，钒的浸出率显着比直接氧化焙烧和氯化钠焙烧时高得多。
依据探究实验成果，进行了加酸焙烧－水浸条件实验。实验办法为：称取100g石墨尾矿样品于坩埚中，参加10mL浓H2SO4和适量的水，混合均匀，置于马弗炉中，在必定的温度和时刻下焙烧，然后取出天然冷却。将冷却后的焙烧产品置于烧杯中，参加500mL水，于90℃恒温水浴中拌和浸出必定时刻，使钒以离子方式转入溶液中，然后将渣滤出。
通过实验，断定石墨尾矿加酸焙烧－水浸的最优条件为：硫酸参加量10%，焙烧温度550℃，焙烧时刻3h，浸取时刻2h。在此条件下，钒的浸出率到达95.4%～95.6%，得到的滤渣量超越80g。
（二）除钾除铝
焙烧产品的浸出进程中，石墨尾矿中的Al2O3、Fe2O3、K2O等组分也会随钒一同溶出，以K＋、Al3＋、Fe3＋离子的方式进入浸出液中，因而在提钒前有必要对浸出液进行净化处理。实验选用冷凝结晶和加络合的办法使钾和铝以钾明矾[K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O]和铵明矾[（NH4）2SO4·Al2（SO4）3·24H2O]的方式结晶出来（钒不参加结晶），到达除钾除铝的意图。
实验办法：先将浸出液浓缩到所需浓度，放入5℃左右的冰箱中冷凝24h，使钾和部分铝结晶成钾明矾晶体，然后将钾明矾晶体从浸出液中别离出来。别离出钾明矾晶体之后的浸出液中还有部分Al3＋存在，通过参加必定量的，一起参加适量的浓硫酸以弥补硫酸根离子，使剩下Al3＋被根离子和硫酸根离子络组成铵明矾结晶而得以别离。
依据实验，加络合的最佳条件为浸出液、、浓硫酸的体积比＝50∶7∶3.1（溶液pH值在1左右）。
依照上述办法，处理100g石墨尾矿可取得钾明矾9.2g、铵明矾23.2g。
（三）萃取和反萃取
通过焙烧－浸出的办法将含钒白云母中的钒转变为水溶性或酸溶性的含钒离子团（如 等）后，用有机萃取剂（85%火油＋5%TBP＋10%P－204）将浸取液中的钒离子转移至有机相中，然后使钒与其它金属离子别离（其它金属离子大都不能进入有机相）。含钒有机溶液再用反萃取剂（0.5mol/L的Na2CO3溶液）进行反萃取，使钒从有机相转入再水相中。
实验办法：使水相（浸出液）与有机相（萃取剂）的体积比＝4：1，调整混合液的pH值在2～3之间，于分液漏斗中振动、静置，使钒从水相转入有机相中，然后测萃余液（水相）中剩余钒的含量。对萃取液（有机相）依照水相（反萃取剂）与有机相的体积比＝1：4的条件进行反萃，使钒转入水相中，然后测水相中钒的含量。
实验成果标明，萃取－反萃取的最佳pH值为2.6。在此条件下，浸出液通过3次萃取，钒的总萃取率到达87.6%；萃取液通过1次反萃取，钒的反萃取率到达99.9%。
反萃取液中的钒呈四价，沉钒之前须将其用氧化成五价。氧化后在拌和条件下用调溶液pH＝1.9～2.2，然后在90～95℃下持续拌和1～3h，沉积出（红钒），沉积率可到达99.0%。
实验标明：pH值控制在2左右可取得最高沉积率；进步温度可加快钒的沉积；拌和能使沉积物均匀分散，进步反应速度，特别是在沉积后期溶液中钒浓度不断下降时，拌和的影响更显着。
沉积出的红钒经洗刷后，在氧化气氛中于500～550℃下热解2h，可得到棕黄色或橙红色粉状精钒产品。
四、三废处理计划
石墨尾矿提钒的进程中，会发生废气、废水和废渣，假如直接排放会对环境构成极大的损害，因而有必要加以管理。
废气管理：废气首要为石墨尾矿加酸焙烧进程中发生的SO2气体。此外，烟道中还含有必定量的烟尘。关于SO2气体，能够选用天然高比表面积多孔矿藏材料进行吸附。如斜发沸石、丝光沸石具有杰出的耐酸、耐高温功能，能够用来吸除SO2气体，并可通过解吸办法收回SO2。
废石管理：浸出、萃取和沉钒进程中会发生废水，其间含有酸、有机物、金属离子等，不能直接排放，须通过管理。可选用直接循环回用工艺技能，尽量削减废水排放量。终究排出的废水，可选用中和技能处理其间的废酸，选用活性炭吸附工艺处理其间的有机物。对废水中的铁、钛、镁等金属杂质，可使其以氢氧化物的方式沉积；对少数的铬离子等有害元素，能够使用构成的氢氧化物进行吸附。
废渣管理：废渣首要指石墨尾矿经焙烧浸出后发生的滤渣。该滤渣的首要组分是由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2等组成的硅酸盐，并且粒度较细（－300目），又通过热处理，因而具有较高的活性，能够将其替代粉煤灰和矿渣作为水泥掺合料和出产建筑材料的质料，然后完成废渣的资源化。
五、定论
选用加酸焙烧－水浸－除钾铝－萃取－反萃取－氧化沉钒处理金溪石墨矿浮选尾矿，钒的浸出率、萃取率、反萃取率和沉积率可别离到达95.5%、87.6%、99.9%和99.0%，一起可取得对浮选尾矿产率别离为9.2%和23.2%的钾明矾和铵明矾。此外，浸出渣首要由硅酸盐组成，并具有较高的活性，能够作为水泥掺合料和出产建筑材料的质料。
高氮钢应用
2019-03-15 10:05:15
目前, 高氮钢已经被认定为是发展高质量冶金技术的主要方向之一。随着人们对高氮钢优良性能的认识, 有关高氮钢的研制和生产得到了不断的进步和发展。通常情况下, 氮被认为是钢中的有害杂质之一。虽然常压下氮在液态钢中的溶解度很低, 但这些少量的氮却能导致钢材产生时效脆化, 于是开发了各种减少液态钢中氮的二次精炼技术, 并还在不断地改进。然而, 在高氮钢中氮作为合金元素可以和钢中的其他合金元素( 如Mn、Cr、V、Nb、Ti 等) 交互作用, 而赋予该钢种许多优异性能。例如, 提高奥氏体的稳定性,使钢的力学性能大大提高, 改善钢的耐腐蚀性等等。
不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。是应用极为广泛的材料，不锈钢在人们生产生活中随处可见。这种添加了铬、镍等元素的合金钢，出于提高抗腐蚀能力的需要，必须降低碳含量，而碳含量一低，强度就很难提高，这也限制了不锈钢作为结构材料的应用范围。有没有这样一种不锈钢，它既能减少贵重金属的添加量以节约成本，又能提高材料强度以扩大应用范围，还要有良好的抗腐蚀性能以减少维护成本并提高成品使用寿命？
2004年列入国家973计划的“提高钢铁质量和使用寿命的冶金学基础研究”项目已于2009年通过验收，该项目以提高冶金质量为基础，以材料学为先导，以延长钢的使用寿命为目标。主要成果有：设计并开发出低镍、高强度、低成本、高耐磨性、低磁甚至无磁的资源节约型不锈钢原型钢；在常压下利用现有冶金工艺流程冶炼并连铸出了氮含量达0.64％的高氮钢；研究开发出了经济型高强高韧亚稳钢。这些成果有利于提高我国钢铁企业的国际竞争力，拥有广阔的市场应用前景。
有，这种不锈钢的名字叫做高氮钢。上世纪70年代，世界上就已经有高氮不锈钢出现，用廉价的取之不尽的氮代替昂贵稀缺的镍，同时还提高了不锈钢的强度和抗局部腐蚀能力。阻碍氮作为合金元素广泛使用的主要因素是氮的加入问题，在大气压下氮溶解度非常低，加入很困难，由于加入量少，其有利影响不太明显，高氮钢的普遍生产方式是加压冶炼，需要特殊的生产设备，这就大大增加了高氮钢的生产成本并限制了它的产量。我国是钢铁生产大国，能不能使用现在通用的冶金设备在常压下炼出高氮钢？
根据高氮钢的性能特点，高氮钢应用由于其具有和目前大量使用的304不锈钢相当的耐蚀性能，并具有比304不锈钢高2倍的强度，且价格低廉，和304不锈钢相比具有很大的竞争优势，因此可以在部分领域替代304不锈钢。到目前为止，课题组重点将此原型钢推广应用于如下几方面：矿山开采和洗煤用耐磨蚀设备；高强度不锈钢紧固件；高强度建筑钢筋；防弹装甲。其中，采用原型钢制造出的煤矿洗煤用筛网，已成功应用于工业生产中，并表现出优异的耐磨蚀性能。经过与国家标准件产品质量监督检验中心的合作，已成功试制出M12螺栓，并准备进一步试制M20螺栓。一旦试制成功，并制定相应的技术规范，可广泛替代目前304不锈钢制造的紧固件，产生巨大的经济效益。
高迁移率氮掺杂石墨烯量子输运研究取得重要进展！
2019-01-03 09:56:30
北京大学信息科学技术学院、固态量子器件北京市重点实验室徐洪起教授课题组与北京大学化学与分子工程学院刘忠范教授课题组合作，通过优化掺杂石墨烯的生长方法，成功合成了高迁移率、氮原子替位式掺杂的石墨烯材料，并成功制备出氮掺杂石墨烯量子电子器件。
中国粉体网讯石墨烯材料因其特殊的能带结构、超高的迁移率和新奇的输运特性，成为探索新物性、研制新型量子电子器件的理想体系。其中，对于石墨烯掺杂体系输运特性的研究有助于理解掺杂石墨烯中的载流子输运特性和散射机制，在石墨烯材料和电子器件性能优化方面具有重要指导意义。
近日，北京大学信息科学技术学院、固态量子器件北京市重点实验室徐洪起教授课题组与北京大学化学与分子工程学院刘忠范教授课题组合作，通过优化掺杂石墨烯的生长方法，成功合成了高迁移率、氮原子替位式掺杂的石墨烯材料，并成功制备出氮掺杂石墨烯量子电子器件。测量表明，所获得的掺杂石墨烯材料在室温下的迁移率达到1.0×104cm2•V-1•S-1。(a)石墨烯能带结构及谷间散射过程和氮掺石墨烯器件示意图;(b)实验测得的主要散射常数揭示了氮掺石墨烯中电子和空穴的谷间散射的不对称性
通过系统、深入的研究，联合课题组发现氮掺杂石墨烯的量子输运特性呈现明显的电子-空穴不对称性。他们研究了不同掺杂浓度、不同载流子种类、不同载流子浓度、不同温度下的输运特性，分析、提取了相干散射时间、谷内散射时间和谷间时间等重要物理参数，证明了氮掺杂所引入的带电杂质相对于空穴而言，更易造成对电子的大角散射，从而导致石墨烯电荷输运过程中电子-空穴对称性的破缺。这项工作是首次对高迁移率氮掺杂石墨烯中载流子散射机制的精细研究，揭示了石墨烯中带电杂质对量子相干散射的重要影响，为发展高品质的石墨烯掺杂材料和电子器件提供了物理基础，对于研制石墨烯电子学和谷电子学(valleytronics)器件具有重要指导作用。
相关研究结果以《氮掺杂石墨烯中的电子-空穴非对称性散射》(Electron−hole symmetry breaking in chargetransport in nitrogen-doped graphene)为题，于2017年5月发表在《美国化学会•纳米》(ACS Nano;DOI:10.1021/acsnano.7b00313)。北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生李佳玉、化学学院博士研究生林立为共同第一作者，徐洪起教授、信息学院康宁副教授和刘忠范教授为并列通讯作者。
上述研究工作得到国家自然科学基金和国家自然科学重大研究计划的支持。
镍钒合金
2017-06-06 17:49:59
科技的发展一种钢材热浸镀锌镍钒合金镀层的方法，将钢材在由两种二元中间合金配制的锌合金镀浴中进行批量热浸镀锌。锌合金镀浴成分的配方为：含镍０．０３％～０．０５％、含钒０．０３～０．０８％，其余为锌。两种二元中间合金成分的配方为：锌镍二元中间合金中，镍含量为２％～３％，其余为锌；锌钒二元中间合金中，钒含量为１％～２％，其余为锌。该合金镀层工艺简单，合金锌浴成分容易控制，可有效克服热浸镀锌用钢中硅对镀层的不利影响，有效地降低镀层厚度，同时进一步提高镀层耐腐蚀性能和抗氧化性能，无需改变原有热浸镀锌设备，有利于钢材批量热浸镀锌规模化生产。镍钒合金类为粘结相构成的热喷涂用无磁硬质合金粉末及制备方法。该类热喷涂用无磁硬质合金粉末的制备是以镍钒合金粉、镍钒铝合金粉或镍钒铬合金粉为粘结相，以碳化钨或碳化钨＋碳化铬为硬质相，经团聚或喷雾干燥、烧结而成。采用这种无磁硬质合金粉末制备的涂层可改善和提高一些要求在无磁或抗、隔磁环境下工作的机械零部件的功能和使用寿命。镍钒合金类为粘结相的热喷涂用无磁硬质合金粉末，其特征在于以镍钒合金粉（含３～１５ｗｔ％Ｖ）、镍－钒－铝合金粉（含３～１５ｗｔ％Ｖ、３～１５ｗｔ％Ａｌ）或镍－钒－铬合金粉（含３～１５ｗｔ％Ｖ、３～１５ｗｔ％Ｃｒ）其中之一为粘结相，以碳化钨、碳化钨及含１０～１５ｗｔ％的碳化铬其中之一为硬质相，所述粘结相占该种无磁硬质合金粉末重量的１０～５０ｗｔ％，所述的硬质相粉末占９０～５０ｗｔ％。
镍钒合金
2017-06-06 17:49:58
科技的发展一种钢材热浸镀锌镍钒合金镀层的方法，将钢材在由两种二元中间合金配制的锌合金镀浴中进行批量热浸镀锌。锌合金镀浴成分的配方为：含镍０．０３％～０．０５％、含钒０．０３～０．０８％，其余为锌。两种二元中间合金成分的配方为：锌镍二元中间合金中，镍含量为２％～３％，其余为锌；锌钒二元中间合金中，钒含量为１％～２％，其余为锌。该合金镀层工艺简单，合金锌浴成分容易控制，可有效克服热浸镀锌用钢中硅对镀层的不利影响，有效地降低镀层厚度，同时进一步提高镀层耐腐蚀性能和抗氧化性能，无需改变原有热浸镀锌设备，有利于钢材批量热浸镀锌规模化生产。镍钒合金类为粘结相构成的热喷涂用无磁硬质合金粉末及制备方法。该类热喷涂用无磁硬质合金粉末的制备是以镍钒合金粉、镍钒铝合金粉或镍钒铬合金粉为粘结相，以碳化钨或碳化钨＋碳化铬为硬质相，经团聚或喷雾干燥、烧结而成。采用这种无磁硬质合金粉末制备的涂层可改善和提高一些要求在无磁或抗、隔磁环境下工作的机械零部件的功能和使用寿命。镍钒合金类为粘结相的热喷涂用无磁硬质合金粉末，其特征在于以镍钒合金粉（含３～１５ｗｔ％Ｖ）、镍－钒－铝合金粉（含３～１５ｗｔ％Ｖ、３～１５ｗｔ％Ａｌ）或镍－钒－铬合金粉（含３～１５ｗｔ％Ｖ、３～１５ｗｔ％Ｃｒ）其中之一为粘结相，以碳化钨、碳化钨及含１０～１５ｗｔ％的碳化铬其中之一为硬质相，所述粘结相占该种无磁硬质合金粉末重量的１０～５０ｗｔ％，所述的硬质相粉末占９０～５０ｗｔ％。
为何石墨软石墨烯“硬”
2019-01-04 15:47:49
导读
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
为何石墨软，石墨烯“硬”？
2019-01-03 09:37:04
为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。
石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。
材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。
再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。
增氮金属锰粉
2019-02-13 10:12:44
含氮金属锰用于冶炼多组分合金钢，氮能进步钢的强度和塑性，氮是归于扩展奥氏体区的元素。因而，锰与氮能够替代不锈钢中许多牌号中的镍，如奥氏体-铁素体不锈耐酸钢(1Cr18MnlONi5Mo3N)和节镍奥氏体-铁素体不锈耐酸钢(OCr17Mn14Mo2N)等，可节镍60%以上。镍是一种稀疏的重金属元素，资源有限，且报价贵重，用金属锰或氮化锰代镍具有显着的经济价值，并且有杰出的市场前景。 氮气为双原子分子，氮原子由三对电子结合而成，构成三个共价键，其键能高达949.571J/mol ,远大于其他双原子分子的键能(如H2和O2)，因而氮分子的结构很安稳。化学功能不生动，很难与其他物质发作化学反响，但在高温下可取得满足能量，促使其共价键开裂。这样就可与某些金属、非金属反响生成氮化物。 氮在钢中的首要作用是固溶强化及时效沉积强化；构成和安稳奥氏体安排，其作用十倍于镍；改进高铬和高铬镍钢的微观安排，使之细密坚实，并进步强度；与钢中Cr,Al,V,Ti等合金元素化合构成氮化物，进步钢的强度、硬度、耐磨性和抗蚀性等。 关于晶粒粗大的低碳高铬钢，参加恰当的氮后，因为构成少数的奥氏体和存在许多细微的氮化物质点，将约束铁素体晶粒的长大，然后取得细晶安排，有利于进步钢的冲击韧性及改进其焊接功能。 以氮代镍可节省贵重的金属镍，然后大幅度下降出产成本。根据含氮锰的上述作用，往往在冶炼某些合金时需一起参加。独自参加时，锰极易氧化。氮因密度极小而不易参加，往往在冶炼某些合金时需一起参加，并且锰氮使用率较高。 由热力学数据及Mn-N系在常压下的平衡相图可知，纯锰在常压下与氮反响可生成Mn4N,Mn5N2,Mn3N2和Mn2N。构成氮化物的标准自在能与温度的联系如图1所示。由图1可知，在必定温度范围内构成氮化锰的△G值远小于0,因而氮化锰易于生成且安稳性好。由Mn-N二元相图(图2)可知，氮在FeMn中的溶解度随锰含量的添加而进步，可见金属锰氮化作用应该比铁好。
[next] 在Mn-N系中，除化合物外还存在固溶体，经测定氮在a锰中溶解度大约是0.15%，而在β-Mn中的溶解度要大得多。固溶体中含氮2.31%~3.26%时，固溶体的基体是Mn4N，含氮量为6.52%~9.22%时，固溶体的基体是Mn4N和Mn5N2，而含氮量为9.22%时，氮以化合物Mn5N2方式存在。 氮化锰的标准生成自在能(25℃)及Mn-N二元相图(如图2所示)。 氮化工艺:氮化锰的出产工艺首要有三种，用氮气或固态含氮物质使液态金属渗氮；使粉状固体金属粉末渗氮；用金属粉末和含氮物质(基钙)及粘结剂一起压块烧结渗氮。 使液态金属锰渗氮时，若氮气压力不变，则合金中氮的溶解度随温度的升高而下降。 当PN2=105Pa时，液态金属锰在1300℃时N2的溶解度为2.5%，而在1500℃时为1.6%。 液态金属锰中氮的溶解度随氮气压力的添加而增大。 俄罗斯学者曾主张在氮气压力为(8~18)x105Pa的炉内进行渗氮。 液态金属渗氮工艺办法的缺陷是含氮量很低。 固态金属粉末渗氮能够得到含氮量高的金属粉末或压块。但其渗氮速度由氮的分散改速度决议。因而，渗氮速度慢。除此之外，用此法制得的粉状金属密度小，氮不易被钢液吸收，只要60%~80%的氮被吸收。能够选用重熔法制取细密的含氮量高的金属锰再参加到钢液中。 20世纪70年代，前苏联黑色冶金中央研讨院和扎波罗什铁合金厂曾选用金属锰粉出产含氮金属锰，其进程如下： 金属锰粉放入一个圆筒型电炉里进行氮化。圆筒与水平线的夹角为三度，粉末占圆筒体积的7%~9%，氮气事前预热，金属锰粉含氮5%~6%；产品电耗1270kW·h/t，氮耗约500m3/t。 我国重庆大学与重庆三角滩锰业公司曾研讨过选用固态氮化办法出产氮化锰工艺。该工艺是在高温下使用气分化发生的氮对锰粉氮化而取得氮化锰，该项实验对锰粉粒度、氮化时刻和氮化速度等要素进行了研讨。实验结果表明，金属锰粉粒度对氮化进程影响很大，当温度高于600℃条件下，能够取得含N2量6.90%的氮化锰。 现在，国内外出产氮化锰多选用金属粉末固态氮化出产。南非是世界上氮化锰出产的首要国家。
钢的氮化及碳氮共渗
2019-03-12 11:03:26
钢的氮化及碳氮共渗 钢的氮化（气体氮化）概念：氮化是向钢的表面层进入氮原子的进程，其意图是进步表面硬度和耐磨性，以及进步疲劳强度和抗腐蚀性。它是使用气在加热时分解出活性氮原子，被钢吸收后在其表面构成氮化层，一起向心部分散。氮化一般使用专门设备或井式渗碳炉来进行。适用于各种高速传动精细齿轮、机床主轴（如镗杆、磨床主轴），高速柴油机曲轴、阀门等。氮化工件工艺道路：铸造－退火－粗加工－调质－精加工－除应力－粗磨－氮化－精磨或研磨。因为氮化层薄，而且较脆，因而要求有较高强度的心部安排，所以要先进行调质热处理，取得回火索氏体，进步心部机械性能和氮化层质量。钢在氮化后，不再需求进行淬火便具有很高的表面硬度大于HV850）及耐磨性。氮化处理温度低，变形很小，它与渗碳、感应表面淬火比较，变形小得多钢的碳氮共渗：碳氮共渗是向钢的表层一起进入碳和氮的进程，习惯上碳氮共渗又称作化。现在以中温气体碳氮共渗和低温气体碳氮共渗（即气体软氮化）使用较是广。中温气体碳氮共渗的首要意图是进步钢的硬度，耐磨性和疲劳强度，低温气体碳氮共渗以渗氮为主，其首要意图是进步钢的耐磨性和抗咬合性。
氮掺杂石墨烯
