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氮在钢中具有一系列的有益作用,被认为是最有研究和开发价值的新材料之一。金属、非金属氮化物,广泛地应用于一些特种钢冶炼中。氮化硅锰作为一种新型氮添加剂,其氮含量高,在钢中可以起到增氮作用,使钢中的Nb沉淀强化和细化晶粒作用明显增强,促进和优化钒的析出,达到增氮降钒的效果。氮化硅锰合金在高氮合金钢生产中具有很好的利用前景。本课题以硅铁合金和硅锰铁合金为原料,采用高温直接氮化法合成氮化硅锰合金。热力学计算与分析表明,单质Si氮化生成Si3N4,T<2295K前,ΔrGo一直为负值。在T<900K之前,锰氮化生成△GM5N2θ<△GMn4N°θ当T>900K之后,△GM5N2θ<△GMn4N°θ MnsN2发生分解的反应自由能在T>600K后就为负值,Mn4N相要比MnsN2相更加稳定,氮化锰相中的主要合成物为Mn4N。Mn/Mn4N与Si氮化生成MnSiN2时,反应吉布斯自由能ArG<0的临界转化温度随着氮气分压的增大越来越高,氮化反应更容易进行,在低氮气分压下就可以氮化合成,增大氮气分压可以促进氮化反应。本实验考察了原料配比、氮气流量、氮化温度、氮化时间、添加剂和催化剂等因素的影响。得出较佳氮化合成工艺：原料硅锰比为11：4和6：5,添加30%稀释剂和5%的NH4C1催化剂,在1673K氮化保温4h、氮气流量控制在3.5L/min,得到氮化硅锰中氮含量分别为31.5%和28.9%。XRD衍射和SEM形貌能谱分析结果表明,较佳工艺合成的氮化硅锰相主要为：MnSiN2、Si3N4.动力学研究表明,氮化合成过程中,1000-1420℃温度区间为整个氮化反应的主反应区,随着温度升高,放热反应越来越剧烈。最终得到速率常数k的经验公式、反应动力学机理函数f(α)=1-α、各阶段的指数前因子A、活化能E(400.800℃,E=0.7898 kJ·mol-1;1000-1200℃,E=8.4969 kJ·mol-1;1200.1420℃,E=12.5874 kJ·mol-1)和动力学方程。