21-4N钢氮含量的控制
53Cr21Mn9Ni4N（简称21-4N）是目前世界各国用来制造发动机气门的主要钢种，它是以奥氏体为基体，以碳、氮化合物作为沉淀硬化相弥散分布，以获得足够的高温强度、韧性、硬度、耐磨性以及冷热交变条件下组织的稳定性、抗氧化性和耐氧化铅的腐蚀性。
某公司采用“新三步”法（合金液＋低磷钢水→AOD吹炼）冶炼21-4N钢。入AOD炉的钢水温度为1460～1500℃。脱碳期全程主枪氮气流量≥10Nm3/min，即只能将氮气流量调大，不能调小。氧气最大流量25Nm3/min。根据脱碳的进程及钢水温度，改变氧气流量，达到“脱碳保铬”的目的。生产的21-4N的化学成分见下表。
表1 21-4N钢的化学成分（质量分数，%）
|
|
C
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Si
|
Mn
|
P
|
S
|
Cr
|
Ni
|
N
|
Al
|
Cu
|
|
国标
|
0.48～0.58
|
≤0.35
|
8.00～10.00
|
≤0.040
|
≤0.030
|
20.00～22.00
|
3.25～4.50
|
0.35～0.50
|
-
|
≤0.30
|
|
内控
|
0.50～0.54
|
0.15～0.35
|
8.00～8.60
|
≤0.025
|
≤0.005
|
20.00～21.00
|
3.25～4.00
|
0.40～0.46
|
0.010～0.020
|
≤0.30
|
对21-4N气门钢氮气合金化的工业化生产实践表明：
（1）氮在钢液中的溶解度除受氮分压影响外，还受合金元素及温度的影响。与氮亲和力强的元素从强到弱依次为Ti、Zr、V、Nb、Cr、Mn等。即如果合金元素与氮的亲和力强，氮在钢液中的活泼程度下降，氮的活度减小，氮含量增加。
（2）“脱碳保铬”期在主枪氮气流量≥10Nm3/min情况下搅拌钢液，氧化终点的氮含量能达到0.135%。
（3）AOD炉预还原期间氮气流量增大到14Nm3/min，扒渣时氮含量可以增大到0.37%左右。
（4）AOD精炼期间，随着钢水温度的下降，仍然采用14Nm3/min的氮气流量搅拌钢液，出钢前氮含量可控制在0.455%～0.475%之间。
（5）LF炉只能底吹氩气搅拌钢液，促使氮离子呈弥散形式均匀分布到C-Cr-Mn-Ni的晶界中去，形成稳定的基体组织。LF炉需加入氮化铬稳氮，确保LF炉出钢氮含量稳定在0.43%～0.46%之间。
（6）21-4N气门钢中，氮与强氮化元素铬、锰结合成了稳定的氮化物，大大降低了氮的活度。并且氮的原子半径大，扩散系数小，因此，真空处理时脱氮率只有0～10%。VD处理时，有效真空时间为8～10min时，氮含量基本不减少。（余冶）
现货资源
| 品名 | 规格 | 材质 | 厂家 | 地区仓库 | 价格 | 现货 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 12-32 | HRB400E | 长治市创发商贸有限公司 | 首钢长钢(首钢长钢) | 0 | 详情 |
| 热轧卷板 | 15.50×1500 | Q235B | 宁夏祥合明贸易有限公司 | 包钢(银川市西夏区) | 0 | 详情 |
| 普碳中板 | 14 | Q235B | 唐山沐翌供应链有限公司 | 唐钢(金秋港) | 0 | 详情 |
| 低合金板 | 50*2590*12000 | Q355CZ25 | 安阳市云昊商贸有限公司 | 安钢(卡车之家库) | 0 | 详情 |
| 无缝管 | 12*2 | 20# | 山东东银金属材料有限公司 | 聊城精密(东银库) | 5700 | 详情 |
| 圆钢 | 20# | Q235 | 长葛市宝鼎钢材有限公司 | 宝鼎钢铁(长葛市于井钢材交易市场) | 3950 | 详情 |
| 热轧卷 | 10.0*1500*C | 510L | 上海宏微钢铁贸易有限公司 | 日照(兴晟3号库) | 3940 | 详情 |
| 高线 | Φ20*C | Q355D | 上海北铭高强度钢材有限公司 | 韶钢(川流富锦库) | 5540 | 详情 |
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