朱翔鹰等：锰球制备条件对氮化反应的影响 *1717· 表5不同成球压力下锰球氮化过程中特征时刻的数据 品的t.值构成的区间为(101s,213s),134s落在该区 Table5 Data at specific time points during the nitriding process of Mn 间内.结合t.和t,时刻数据与图7(c)的对比结果，可 pellets at different pelletizing pressures 以推断反应速度的加速度与成球压力呈正相关，而与 样品编号 t/s T/℃ a/% r/10-6s1 加速期的持续时间呈负相关. p=267 929 47.23 1683 表5数据显示，当成球压力从266MPa增加到 6*(266MPa) 4=880 900 71.68 170.3 443MPa时，t.值从267s缩短为142s,球心最大温升从 t。=3600 893 91.59 41.44 36℃增大到81℃，1h转化率从91.59%增加到 p=173 961 50.41 1729 94.92%,l.时刻的转化速率从1683×106s增加到 7*(354MPa) 4=642 900 74.89 191.4 2342×10-6s1,而t.时刻的转化速率则从41.44× .=3600 894 92.21 27.94 10-6s降低至19.52×10-6s.与减小粒度效果一 p=142 976 55.66 2342 样，增加成球压力导致第一和第二阶段转化速率的加 8(443MPa) 4=686 900 80.45 162.7 速度绝对值变大. t。=3600 895 94.92 19.52 2.3黏结剂含量对氨化反应的影响 按照1.4节中的数据处理方法对1(1g)、2*(2g) 表6 不同成球压力下未氮化锰球的边部高度 Table 6 Edge height of initial Mn pellets pressed under different pres- 和3(3g)锰球试样的实验数据进行处理后得到图8 sures mm 和表7. 6(266MPa) 7#(354MPa) 8(443MPa) 由图8(a)可知，黏结剂添加量为1、2和3g的试 22.88 21.39 21.05 样经过第一阶段反应后，球心峰值温度分别达到 1030、1035和1038℃，而到达峰值温度的时间分别为 图7(b)中，随着反应时间的增加，最大成球压力 166、164和151s.球心温度的升高和峰值温度时间的 (443MPa)和最小成球压力(266MPa)的转化率差值呈 缩短说明在锰球氮化的第一阶段随着黏结剂添加量的 现先逐步扩大，后逐步缩小的过程，在134s时达到最 增加，氮化反应速度有微弱的增长趋势.常规的理解 大值(36.93%).而图7(c)中266MPa和443MPa样 是，黏结剂会覆盖在锰粉表面，从而阻碍氮气与锰粉的 1015间 166.1030 1 g 1000 2g 90 980 945 T (763.900) 80 910 (171.981) 70 1015 (164.1035) 60 980 (620.900 945 04 (174.983) -T 910 40 1015 -(151.1038) 0 980 T 945 (673.900) -T 910 105 (167.967) 150 300 45060075090010501200 600 12001800240030003600 0.008F(c 5172.114+14.731 0.006 0864063 0.004 0.002 0- 0.069 2g 170.515±21.103 0046 00768D.06 0.023 04 0.069 0.046 0.023 010001500 2000250030003500 图8不同黏结剂添加量的锰球氮化过程中实时曲线.(a)温度：()转化率：()转化速率 Fig.8 Real-ime curves during the nitriding process of Mn pellets with different binder additions:(a)temperature:(b)conversion ratio:(c)con- version rate朱翔鹰等: 锰球制备条件对氮化反应的影响 表 5 不同成球压力下锰球氮化过程中特征时刻的数据 Table 5 Data at specific time points during the nitriding process of Mn pellets at different pelletizing pressures 样品编号 t /s Tc /℃ α/% r/10 － 6 s － 1 6# ( 266 MPa) tp = 267 929 47. 23 1683 ti = 880 900 71. 68 170. 3 te = 3600 893 91. 59 41. 44 7# ( 354 MPa) tp = 173 961 50. 41 1729 ti = 642 900 74. 89 191. 4 te = 3600 894 92. 21 27. 94 8# ( 443 MPa) tp = 142 976 55. 66 2342 ti = 686 900 80. 45 162. 7 te = 3600 895 94. 92 19. 52 表 6 不同成球压力下未氮化锰球的边部高度 Table 6 Edge height of initial Mn pellets pressed under different pres￾sures mm 6# ( 266 MPa) 7# ( 354 MPa) 8# ( 443 MPa) 22. 88 21. 39 21. 05 图 8 不同黏结剂添加量的锰球氮化过程中实时曲线． ( a) 温度; ( b) 转化率; ( c) 转化速率 Fig． 8 Ｒeal-time curves during the nitriding process of Mn pellets with different binder additions: ( a) temperature; ( b) conversion ratio; ( c) con￾version rate 图 7( b) 中，随着反应时间的增加，最大成球压力 ( 443 MPa) 和最小成球压力( 266 MPa) 的转化率差值呈 现先逐步扩大，后逐步缩小的过程，在 134 s 时达到最 大值( 36. 93% ) ． 而图 7( c) 中 266 MPa 和 443 MPa 样 品的 tc值构成的区间为( 101 s，213 s) ，134 s 落在该区 间内． 结合 tp和 ti时刻数据与图 7( c) 的对比结果，可 以推断反应速度的加速度与成球压力呈正相关，而与 加速期的持续时间呈负相关． 表 5 数据 显 示，当 成 球 压 力 从 266 MPa 增 加 到 443 MPa时，tp值从 267 s 缩短为 142 s，球心最大温升从 36 ℃ 增 大 到 81 ℃，1 h 转 化 率 从 91. 59% 增 加 到 94. 92% ，tp时刻的转化速率从 1683 × 10 － 6 s － 1 增加到 2342 × 10 － 6 s － 1 ，而 te 时 刻 的 转 化 速 率 则 从 41. 44 × 10 － 6 s － 1 降低至 19. 52 × 10 － 6 s － 1 ． 与减小粒度效果一 样，增加成球压力导致第一和第二阶段转化速率的加 速度绝对值变大． 2. 3 黏结剂含量对氮化反应的影响 按照 1. 4 节中的数据处理方法对 1# ( 1 g) 、2# ( 2 g) 和 3# ( 3 g) 锰球试样的实验数据进行处理后得到图 8 和表 7． 由图 8( a) 可知，黏结剂添加量为 1、2 和 3 g 的试 样经过 第 一 阶 段 反 应 后，球 心 峰 值 温 度 分 别 达 到 1030、1035 和 1038 ℃，而到达峰值温度的时间分别为 166、164 和 151 s． 球心温度的升高和峰值温度时间的 缩短说明在锰球氮化的第一阶段随着黏结剂添加量的 增加，氮化反应速度有微弱的增长趋势． 常规的理解 是，黏结剂会覆盖在锰粉表面，从而阻碍氮气与锰粉的 ·1717·