Synthesis of High-Nitrogen Steel by SHS Reduction with Aluminum


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

High-nitrogen austenitic steel is characterized by high strength, plasticity, and corrosion resistance. However, its production by traditional methods (under high nitrogen pressure) calls for energy-intensive and complex equipment. In terms of energy conservation, a simpler alternative is the reduction of metal oxides by means of aluminum under nitrogen pressure. The present work is devoted to thermodynamic modeling of such reactions. High-nitrogen nickel-free stainless steels (of Cr–N and Cr–Mn–N type) with around 1% nitrogen are produced by the proposed method. The structure of the steel samples is investigated by X‑ray diffraction, metallography, and transmission electron microscopy; their mechanical properties are also determined. Thermodynamic analysis shows that the reduction processes are incomplete. In synthesis, the most important parameter is the ratio of the aluminum and oxygen concentrations in the batch. Correct selection of this ratio entails a compromise between the completeness of reduction of the oxides, the content of aluminum and oxygen in the steel (the degree of reduction), and its contamination with aluminum nitride. Cast ingots of Cr–N steel are characterized by the structure of nitrogen-containing pearlite (ferrite–nitride mixture), while ingots of Cr–Mn–N steel are characterized by ferrite–austenite structure, with traces of discontinuous austenite decomposition, accompanied by the precipitation of the nitride Cr2N. Quenching leads to complete austenitization of both types of steel. The agreement of the austenite lattice parameter obtained from the diffraction patterns for quenched Cr–Mn–N steel and the value expected from the concentration dependence for Cr–Mn–N steel indicates that all the alloying elements (including nitrogen) dissolve in austenite as a result of holding at the quenching temperature and are fixed in the solid solution by quenching. Tests of the mechanical properties shows that quenched Cr–Mn–N steel is characterized by both high strength and high plasticity. It may be concluded that reduction of oxides by means of aluminum under nitrogen pressure permits the production of high-nitrogen steel whose mechanical properties match those of corresponding steels produced by electroslag remelting under nitrogen pressure.

Об авторах

V. Lad’yanov

Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Автор, ответственный за переписку.
Email: las@udman.ru
Россия, Izhevsk, 426067

G. Dorofeev

Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Автор, ответственный за переписку.
Email: gadorofeev@mail.ru
Россия, Izhevsk, 426067

E. Kuzminykh

Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Email: qrcad@mail.ru
Россия, Izhevsk, 426067

V. Karev

Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Email: qrcad@mail.ru
Россия, Izhevsk, 426067

A. Lubnin

Udmurt Federal Research Center, Ural Branch of Russian Academy of Sciences

Автор, ответственный за переписку.
Email: qrcad@mail.ru
Россия, Izhevsk, 426067

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Allerton Press, Inc., 2019

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».