نیتروژن یک عنصر شیمیایی با نماد N و عدد اتمی 7 است. این عنصر یک گاز بیرنگ، بیطعم و بیبو است که در دمای اتاق و فشار اتمسفر یک گاز نجیب است. این گاز به طور طبیعی در جو زمین یافت می شود و حدود 78 درصد از جو را تشکیل می دهد.
N2 در فولادسازی کاربردهای مختلفی دارد. یکی از مهمترین کاربردهای این گاز در فولادسازی، **حفاظت از فولاد مذاب در برابر واکنش با هوا** است. فولاد مذاب یک ماده بسیار واکنش پذیر است. در صورت تماس با هوا، فولاد مذاب به سرعت اکسید می شود و به فولاد زنگ زده تبدیل می شود.
نیتروژن یک گاز بی اثر است و با سایر عناصر واکنش نمی دهد. بنابراین، می توان از آن برای محافظت از فولاد مذاب در برابر اکسیداسیون استفاده کرد. N2 معمولاً به عنوان گاز محافظ در کوره های القایی و کوره های بلند استفاده می شود. در کوره های القایی، این گاز برای محافظت از فولاد مذاب در برابر اکسیداسیون در حین ذوب استفاده می شود. در کوره های بلند، این گاز برای محافظت از فولاد مذاب در برابر اکسیداسیون در حین احیا استفاده می شود.
تکمیلی
کاربرد دیگر نیتروژن در فولادسازی، **حذف ناخالصی های گازی از فولاد** است. ناخالصی های گازی مانند اکسیژن و نیتروژن می توانند باعث کاهش استحکام و قابلیت شکل پذیری فولاد شوند. N2 می تواند به عنوان یک گاز حامل برای حذف این ناخالصی ها از فولاد استفاده شود. این فرآیند معمولاً به نام **گاز زدایی** شناخته می شود. گاز زدایی می تواند در کوره های القایی، کوره های بلند و یا در تاندیش انجام شود.
علاوه بر این، این گاز در فولادسازی به عنوان یک **عامل تقویت کننده** نیز استفاده می شود. N2 می تواند با آهن ترکیب شده و نیتروژن آهن (FeN) تشکیل دهد. N2 آهن یک فاز سخت است که می تواند استحکام فولاد را افزایش دهد. این گاز معمولاً به فولاد در کوره های القایی یا کوره های بلند اضافه می شود.
میزان این گاز در فولاد می تواند تأثیر قابل توجهی بر خواص آن داشته باشد. با افزایش میزان این گاز، استحکام فولاد افزایش می یابد، اما شکل پذیری آن کاهش می یابد.نیتروژن در فولادسازی کاربرد دارد.
افزایش استحکام
این گاز با تشکیل نیتروژن آهن، استحکام فولاد را افزایش می دهد. N2 آهن یک فاز سخت است که می تواند مقاومت فولاد در برابر تغییر شکل را افزایش دهد.نیتروژن در فولادسازی کاربرد دارد.
کاهش شکل پذیری
این گاز می تواند باعث افزایش تردی فولاد شود. این امر به دلیل تشکیل نیتروژن آهن است که می تواند باعث ایجاد ترک در فولاد شود.
میزان مجاز نیتروژن در فولاد
میزان مجاز N2 در فولاد به نوع فولاد بستگی دارد. در اکثر فولادها، میزان این گاز باید کمتر از 0.03 درصد باشد.نیتروژن در فولادسازی کاربرد دارد.
فولاد، اساساً ترکیبی از آهن و کربن است که با افزودن عناصر دیگر، خواص آن تغییر میکند. گازی که به آن اشاره کردید، یکی از عناصری است که در برخی از گریدهای فولاد به طور عمدی یا ناخواسته حضور دارد و بر ساختار و عملکرد نهایی ماده تأثیر میگذارد.
تأثیر در ساختار و استحکام: حضور این گاز در فولاد میتواند هم مفید و هم مضر باشد. در مقادیر کم و کنترلشده، این عنصر میتواند به عنوان یک عامل سختکننده عمل کند. در واقع، این گاز میتواند به جای اتمهای آهن در شبکه کریستالی قرار گرفته و با ایجاد تنشهای داخلی، مقاومت تسلیم و سختی فولاد را افزایش دهد. برای مثال، در فولادهای زرهی یا فولادهایی که نیاز به مقاومت بالا در برابر سایش دارند، حضور کنترلشده این عنصر میتواند مطلوب باشد.
تأثیرات نامطلوب و محدودیتها: اما نکته بسیار مهم، محدودیت در میزان آن است. اگر مقدار این گاز از حد مجاز فراتر رود، میتواند منجر به تشکیل ترکیباتی ناخواسته در داخل ساختار شود. این ترکیبات میتوانند به صورت ریز حفرهها یا تخلخلهایی ظاهر شوند که به عنوان نقاط تمرکز تنش عمل میکنند. در نتیجه، چقرمگی (مقاومت در برابر شکست ناگهانی) فولاد به شدت کاهش یافته و احتمال ترکخوردگی زودرس در هنگام اعمال بار یا شوک حرارتی افزایش مییابد.
استانداردهای رایج: استانداردهای مختلفی برای آلیاژهای آهنی وجود دارند که حداکثر میزان مجاز این گاز را تعیین میکنند. این میزان به نوع کاربرد فولاد بستگی دارد:
فولادهای سازهای عمومی: برای کاربردهای ساختمانی که نیازمند انعطافپذیری و جوشپذیری مناسب هستند، معمولاً مقادیر بسیار کمی از این گاز مجاز است تا از ایجاد تخلخل در حین جوشکاری جلوگیری شود. در این حالت، میزان مجاز در محدوده دهها تا شاید چند صد بخش در میلیون ppm تعیین میشود. فولادهای پیشرفته و آلیاژی: در فولادهای مورد استفاده در صنایع هوافضا یا نیروگاهی که تحمل تنشهای بالا حیاتی است، ممکن است الزامات سختگیرانهتری اعمال شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ ترکیب ناپایداری در ساختار وجود ندارد. فولادهای استنلس (فولادهای زنگ نزن): در این گروه، این گاز معمولاً با عناصر دیگری مانند نیکل یا کروم ترکیب میشود تا فازهای خاصی شکل بگیرد و مقاومت به خوردگی بهبود یابد، اما باز هم محدودیتهای خاصی برای حفظ خواص مغناطیسی یا شکلپذیری وجود دارد.
برای حفظ تعادل بین سختی مورد نیاز و چقرمگی لازم، مهندسان مواد باید میزان این گاز را در محدوده تعیین شده توسط استاندارد محصول نهایی نگه دارند. مقدار مجاز به طور دقیق توسط مراجع استاندارد ملی و بینالمللی برای هر گرید خاص فولاد تعریف شده است.
روش های کنترل میزان نیتروژن در فولاد
میزان این گاز در فولاد را می توان با استفاده از روش های مختلفی کنترل کرد. یکی از این روش ها، استفاده از ترکیبات حاوی N2 مانند فروکروم و فرومنگنز است. این ترکیبات می توانند در حین ذوب فولاد، N2 را به فولاد اضافه کنند. روش دیگر کنترل میزان نیتروژن، استفاده از روش های گاز زدایی است. در این روش ها، نیتروژن و سایر ناخالصی های گازی از فولاد حذف می شوند.
نتیجه گیری
N2 یک عنصر مهم در فولادسازی است. این گاز می تواند برای محافظت از فولاد مذاب در برابر اکسیداسیون، حذف ناخالصی های گازی از فولاد و افزایش استحکام فولاد استفاده شود.نیتروژن در فولادسازی کاربرد دارد.
تهیه و تامین
برای تهیه گاز نیتروژن با سپهر گاز کاویان تماس بگیرید. 02146837950 02146835980
بدون شرح