8.11 Влияние азота при выплавке и обработке стали

Металлургическое значение азота было уже достаточно освещено в различных источниках и в предыдущих разделах данной работы. Принимались различные меры для ограничения поглощения азота в процессе выплавки стали. Лучшим методом, прежде всего при томасировании, является продувание стали воздухом, обога­щенным кислородом. Таким путем можно понизить содержание азота до 0,006% N). Не обязательно все время продувать только кислород. Это достаточно делать в критические моменты плавки, например в начале периода выжигания фосфора, когда ванна сильно охлаждается вследст­вие добавки в нее руды, стального лома или извести или же добавки к дутью углекислого газа и водяного пара.

О роли исходного содержания азота трудно составить ясное представление, так как во время энергич­ного кипения стальной ванны может происходить дезазотирование. Взаи­модействие с азотом воздуха наблюдается и при разливке сталей, особен­но таких, которые содержат легирующие элементы, легко вступающие в соединение с азотом, например алюминий, ванадий и титан.

В качестве дезазотизаторов используют алюминий, ванадий, титан и цирконий, од­нако следует различать дезазотизаторы, обладающие высоким сродством только к азоту, например ванадий, и те, которые, кроме того, имеют сильное сродство к кислороду. Возможность дезазотирования в жидком состоянии была до сих пор установлена только в некоторых опытах, на­пример при выплавке нержавеющих сталей с титаном. Однако нельзя считать уверенной воспроизводимость удаления азота из стали в жидком состоянии. Поэтому под дезазотизацией понимают также и способность вышеупомянутых легирующих элементов связывать азот в твердом со­стоянии, чтобы снизить вредное действие дисперсионного твердения. Растворимость азота в стальной ванне не очень велика; при 1600° С она составляет 0,02—0,04%. Напротив, за счет диффузии в твердом состоя­нии железо может поглощать большие количества азота. При переходе в жидкое состояние азот выделяется из стали в газообразной форме.

В тех случаях, когда умышленно повышают содержание азота, как например для увеличения количества аустенита в хромистой стали, азот вводится в виде обогащенного азотом феррохрома. Сплавы железа с хромом жадно поглощают азот. Если, например, задать феррохром для расплавления на порог мартеновской печи, то анализ покажет значитель­ное поглощение азота, по крайней мере поверхностными слоями стали (свыше 1%). Беспузыристый слиток с повышенным содержанием азо­та можно получить только при применении изложниц с обратным кону­сом, т. е. когда металл затвердевает под некоторым давлением, затруд­няющим выделение азота в газообразном состоянии.

Об измельчении литой структуры при добавках азота уже упоми­налось. Деформирование в нагретом виде благодаря азоту затрудняется. При одновременном присутствии в стали азота и сильных нитридообразователей (например, титана) структура содержит включения нитридов. Поэтому необходимо обращать внимание, в особенности при плавке и разливке, на то, чтобы в слитке был минимум подобных включений в не­благоприятной форме, затрудняющих горячую и холодную обработку давлением. Поскольку эти нитриды образуются главным образом при разливке благодаря соединению титана с азотом воздуха, в особых слу­чаях следует подобные стали разливать с применением защитной атмос­феры.