Азот у сталі
При виплавці сталей першого класу раніше за інших був застосований метод введення азоту в сталь за допомогою спеціальних азотованих феросплавів. Але все-таки найдешевшим є спосіб легування рідкої сталі газоподібним азотом, що успішно реалізується при використанні сталерозливних ковшів з пористими днищами.
При виробництві сталей другого класу використовують такі чотири методи; плавка металу в індукційних печах з розливом його в автоклавах під тиском, порошкова металургія, дифузійне насичення сталі у твердому стані та плазмова металургія.
2.3 Хімічна взаємодія
В даний час ще неможливо досить точно зобразити потрійну діаграму стану залізо – азот – вуглець. Вже при найменших добавках вуглецю евтектоїд, званий браунітом, стає особливо дрібнодисперсним і мікроскопічно розпізнається важче, ніж в азотованому електролітичному залозі. Одночасно при введенні вуглецю евтектоїдна точка зрушується у бік низьких концентрацій азоту. У присутності вуглецю γ'- і ε-нітриди забарвлюються при травленні по-різному, що дозволяє зробити висновок про наявність у сплаві кристалів з різною розчинністю в них вуглецю. У сталях з 0,7% С дослідники знайшли світло-жовті ділянки сорбітної структури, які отримали назву флавіту (рис. 10).
Малюнок 10. Світло-жовті, добре обмежені ділянки структурного складу-
ляє азотованого заліза «флавіт».
У присутності азоту в сплавах заліза з вуглецем цементит зазнає змін, причиною яких є або заміщення атомів вуглецю атомами азоту, або впровадження атомівазоту в решітку цементиту. Феромагнітна точка Кюрі цементиту при введенні азоту знижується, а розкладання азоту цементиту починається при вищій температурі, ніж чистого цементиту. Таким чином, азот підвищує стійкість карбіду та стійкість метастабільних станів у системі залізо – вуглець.
Вивчення впливу 0,6% N в евтектоїдних вуглецевих сталях на перетворення аустеніту в проміжній ділянці показало, що в результаті введення азоту латентний період значно збільшується (майже в 1000 разів) і сам процес перетворення в проміжній ділянці внаслідок введення азоту значно сповільнюється. Якщо неможливо дати більш точні вказівки про склад відповідних структурних складових у потрійних сплавах заліза з вуглецем і азотом, то при переході до легованих сталей, що поліпшуються, наприклад хромонікелевим, труднощі ще більше збільшуються.
2.4 Вплив азоту на властивості сталі
2.4.1 Азот як легуючий елемент
У присутності хрому поглинання азоту ванною значно зростає (малюнок 11) і досягає при вмісті 18% Сr приблизно 0,2%.
Рисунок 11. Розчинність азоту у рідких сплавах
залізо – хром (1) та залізо – хром – марганець (2).