Function of AlN in the Formation of Grained Structure of Microalloyed Steel

Obtaining high resistance parameters is a result of generation process of fine-dispersive phases of nitrides, carbides and carbonitrides in the process of solidification and thermal processing. The precipitates formed as a consequence of introduction of: Ti, V, Nb and Al play the role of grain growth inhibitors. Aluminum forms a separate AlN phase, which does not form a solution with the remaining nitrides and carbonitrides. This paper is devoted to the process of AlN inclusions formation in the process of solidification of steel with a microaddition of Al. The process was simulated with the use of own computer program. The calculations were performed for the cooling conditions 100 and 500K/min. The obtained results were illustrated with figures. The influence of the casting rates on the process of aluminum nitride formation as pure non-metallic phase or component of the oxidic solution was analyzed. It was observed that the formation of AlN precipitates takes place easier when nitride is part of a solution composed of a non-metallic phase and at a higher cooling rate. This means that the higher cooling rate, and consequently higher casting rate, favor the precipitation processes and so the fine-grained structure. The results obtained for AlN prove that precipitates formation is conditioned by the concentration of both components. The quantity of the obtained compound will depend on the content of more deficient element, in this case nitrogen. The final distribution and size of particles of second phase will depend on the diffusion process of AlN particles' growth.

Uzyskanie wysokich właściwości wytrzymałościowych jest wynikiem procesów wydzielania drobno dyspersyjnych faz azotków, węglików i węglikoazotków w procesie krzepnięcia i obróbki cieplnej. Rolę inhibitora rozrostu ziaren pełnią wydzielenia powstałe w wyniku wprowadzenia: Ti, V, Nb oraz Al. Aluminium tworzy odrębną fazę AlN, która nie tworzy roztworu z pozostałymi azotkami i węglikoazotkami. Obecna praca zajmuje się zjawiskiem powstawania wydzieleń AlN w procesie krzepnięcia stali z mikrododatkiem Al. Symulację procesu wykonano przy pomocy własnego programu komputerowego. Obliczenia przeprowadzono dla warunków chłodzenia 100 i 500K/min. Otrzymane wyniki zilustrowano w formie wykresów. Badano wpływ szybkości odlewania na proces wydzielania azotku glinu jako czystej fazy niemetalicznej lub składnika roztworu fazy tlenkowej. Stwierdzono, że tworzenie wydzieleń AlN, zachodzi łatwiej wówczas, gdy azotek jest składnikiem roztworu złożonego z fazy niemetalicznej oraz przy większej szybkości chłodzenia. Oznacza to, że zwiększenie szybkości chłodzenia, a w konsekwencji zwiększenie szybkości odlewania sprzyja procesowi wydzieleniowemu, a w rezultacie powstawaniu struktury drobnoziarnistej. Wyniki uzyskane dla AlN są potwierdzeniem, że o możliwości powstawania wydzielenia decydują stężenia obydwu składników. Ilość powstałego związku będzie zależeć od zawartości pierwiastka bardziej deficytowego, w tym przypadku jest nim azot. O ostatecznym rozkładzie i wielkości cząstek drugiej fazy będzie decydować proces dyfuzyjnego wzrostu cząstek AlN.