Ferromolybden je standardní legovací přísada pro zavádění molybdenu do legovaných ocelí, nástrojových ocelí, nerezových ocelí a jakostí práškové metalurgie, kde molybden zlepšuje prokalitelnost, pevnost při vysokých{0}}teplotách, odolnost proti tečení a odolnost proti korozi. Dodávka prvku v práškové formě umožňuje kontinuální podávání, homogenní distribuci v tavenině nebo v práškové směsi a přesné vážení pro malé tavby. Obsah molybdenu, obsah kyslíku a distribuce velikosti částic jsou tři proměnné, které rozhodují o tom, zda je feromolybdenový prášek vhodný pro danou legovanou ocel nebo materiál práškové metalurgie.
Konvenční výrobní cesta
Tradiční surovinou pro výrobu feromolybdenového prášku je molybdenit, tedy koncentrát sirníku molybdeničitého. Před tavením se koncentrát oxiduje a praží, obvykle ve vícekomorové nebo vícekomorové peci{2}}, za vzniku pražené molybdenové rudy, někdy nazývané aglomerát technického oxidu molybdenového, se zbytkovým obsahem síry pod 0,07 %. Tavení se pak provádí mimo --pec, aluminotermickou cestou: ferosilicium obsahující 75 % křemíku spolu s malým množstvím hliníkových granulí působí jako redukční činidlo, reakcí vzniká roztavená slitina a struska a po ochlazení je feromolybdenový ingot rozdrcen a rozemlet na prášek.
Ferromolybdenový prášek připravený tímto způsobem běžně obsahuje 50 až 60 % molybdenu. Zvýšení obsahu molybdenu nad 70 % stejnou cestou naráží na skutečné technické potíže: redukce se stává méně kompletní, viskozita strusky a separace se zhoršují, dochází k segregaci oblastí bohatých na molybden -a na železo- a nasávání kyslíku během drcení a mletí zvyšuje obsah kyslíku v hotovém prášku.
Vylepšená metoda přípravy pro vysoký obsah molybdenu
K překonání těchto omezení byla vyvinuta cesta práškové metalurgie, která vytváří slitinu z elementárních prášků spíše než z roztavené lázně. Metoda se provádí ve čtyřech krocích.
Krok 1 – Suroviny a míchání.Redukovaný železný prášek nebo plynem{0}}atomovaný železný prášek se používá spolu s ultrajemným molybdenovým práškem s obsahem molybdenu v cílové slitině nad 70 % hmotn. Železný prášek má čistotu větší než 98 % a velikost částic minus 100 mesh, zatímco molybdenový prášek má velikost částic 100 µm nebo jemnější a čistotu 99 % nebo vyšší. Tyto dva prášky se mechanicky míchají ve V-typu, dvou-kuželovém nebo bubnovém mixéru.
Krok 2 – Nabití mlýnku.Smíšený prášek se umístí do kulové mlecí nádoby a přidají se ocelové kuličky o průměru 10 mm, 5 mm a 3 mm. Hmotnost mlecích kuliček není větší než 20násobek hmotnosti prášku. Nádoba se poté uzavře.
Krok 3 – Kulové frézování.Utěsněná nádoba běží na kulovém mlýnu s rychlostí otáčení řízenou v rozsahu 300 až 500 ot./min. a dobou mletí 1 až 2 hodiny, čímž vzniká jemná, mechanicky legovaná prášková směs.
Krok 4 – Redukční žíhání.Rozemletý slitinový prášek se redukčně žíhá ve vodíkové atmosféře při 500 až 600 stupních po dobu 1,5 až 2 hodin, čímž se odstraní povrchové oxidy a sníží se obsah kyslíku v prášku.
Stručný přehled parametrů procesu
| Parametr | Hodnota v této metodě |
|---|---|
| Obsah molybdenu ve feromolybdenovém prášku | více než 70 % hmotn. |
| Druh železného prášku | redukovaný železný prášek nebo atomizovaný železný prášek |
| Čistota železného prášku | větší než 98 % |
| Velikost částic železného prášku | mínus 100 mesh |
| Velikost částic molybdenového prášku | 100 µm nebo jemnější |
| Čistota molybdenového prášku | 99 % nebo vyšší |
| Míchací zařízení | V-typ, dvojitý-kuželový nebo bubnový mixér |
| Průměry brusných kuliček | 10 mm, 5 mm, 3 mm |
| Poměr hmotnosti kuličky k prášku | ne větší než 20 ku 1 |
| Rychlost frézování | 300 až 500 otáček za minutu |
| Doba frézování | 1 až 2 hodiny |
| Žíhací atmosféra | vodík |
| Teplota žíhání | 500 až 600 stupňů |
| Doba žíhání | 1,5 až 2 hodiny |
Výhody ve srovnání s konvenční cestou
Metoda rozšiřuje výběr surovin, protože lze použít většinu komerčně dostupných železných prášků a molybdenových prášků, což snižuje náklady na suroviny a riziko nákupu. Samotný proces je jednoduchý, nároky na výrobní zařízení jsou skromné a cesta je vhodná spíše pro výrobu v průmyslovém měřítku než pro laboratorní dávkovou práci. Zlepšuje se také kvalita prášku: feromolybdenový prášek s vysokým obsahem molybdenu vyrobený touto cestou kombinuje vysoký obsah molybdenu s nízkým obsahem kyslíku, a je proto vhodný pro přípravu vysoce-legovaných ocelí a materiálů pro práškovou metalurgii. Typické aplikace zahrnují výrobu legované oceli a nástrojové oceli, směsi práškové metalurgie, tvrdonávarové spotřební materiály a slinuté rychlořezné oceli-.
Kontrola kvality a aspekty dodávky
Protože konečné vlastnosti závisí na charakteristikách prášku, měla by vstupní kontrola ověřit velikost částic molybdenového prášku, velikost ok železného prášku, čistotu chemickou analýzou a obsah vlhkosti. Po mletí a žíhání se rutinní testování týká obsahu molybdenu, obsahu kyslíku, distribuce velikosti částic a zdánlivé hustoty. Krystalický feromolybden pro výrobu oceli se běžně obchoduje podle ISO 5451 nebo GB/T 3649, přičemž třídy jako FeMo60 a FeMo70 označují nominální hladinu molybdenu; práškový produkt by měl navíc specifikovat řez síta a maximální obsah kyslíku dohodnutý mezi dodavatelem a uživatelem.
Často kladené otázky
Otázka: Jakého obsahu molybdenu lze dosáhnout konvenční cestou tavení?
Klasická cesta pražení molybdenitu a tavení z-z{1}}pecní pece poskytuje feromolybdenový prášek s přibližně 50 až 60 % molybdenu a překročení 70 % touto cestou je technicky obtížné.
Otázka: Jaké jsou čtyři kroky vylepšené metody přípravy?
Smíchání železného prášku s ultrajemným molybdenovým práškem, naplnění směsi do utěsněné kulové mlecí nádoby s odstupňovanými ocelovými kuličkami, kulové mletí při 300 až 500 otáčkách za minutu po dobu 1 až 2 hodin, poté redukční žíhání ve vodíku při 500 až 600 stupních po dobu 1,5 až 2 hodin.
Otázka: Proč je poměr hmotnosti kuličky k prášku omezený?
Poměr ne více než 20 ku 1 udržuje mlecí energii dostatečnou pro legování a zjemňování částic a zároveň omezuje kontaminaci, nadměrné svařování za studena a nasávání kyslíku z mlecího média.
Otázka: Jaký je účel vodíkového redukčního žíhání?
Žíhání ve vodíku odstraňuje povrchový oxid vznikající při mletí, snižuje obsah kyslíku v prášku a uvolňuje napětí způsobené mechanickým legováním.
Otázka: Jaké suroviny jsou vyžadovány?
Železný prášek s čistotou nad 98 % a velikostí částic minus 100 mesh, plus molybdenový prášek 100 µm nebo jemnější s čistotou 99 % nebo vyšší, s cílovou slitinou nad 70 % hm. molybdenu.
Otázka: Kde se používá prášek feromolybdenu s vysokým obsahem molybdenu?
Používá se pro legované oceli, nástrojové oceli a zápustkové oceli, spékané rychlořezné oceli-, tvrdonávarové spotřební materiály a další materiály pro práškovou metalurgii, které vyžadují vysokou koncentraci molybdenu s nízkým obsahem kyslíku.
