Ферросилико-магниевые сплавыпредставляют собой композиционные сплавы с железом (Fe), кремнием (Si) и магнием (Mg) в качестве основных компонентов. Некоторые сорта содержат редкоземельные элементы (например, Ce и La). Их основные свойства поддерживают их многофункциональность:
Диапазон состава:Si 40%-50%, Mg 5%-10%, остальное Fe, содержание редкоземельных элементов 0,1%-1,0% (необязательно), примеси S Менее или равно 0,05%, P Менее или равно 0,04%;
Физические свойства:Температура плавления 1100-1200 градусов, плотность 6,8-7,0 г/см³, в блочной или гранулированной форме (размер 5-30 мм), легко разрушается, обладает высокой химической активностью при высоких температурах;
Основные преимущества:Синергетический эффект кремния и магния обеспечивает множество функций, включая раскисление, десульфурацию и измельчение зерна, что делает его более эффективным и менее затратным, чем отдельные добавки.
Основные преимущества применения сплавов FeSiMg в металлургии
(1) Высокоэффективное-раскисление: повышает чистоту металла и уменьшает количество дефектов.
Механизм действия:
И кремний, и магний обладают сильной раскисляющей активностью. Они реагируют с FeO в расплавленной стали (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe; Mg + FeO → MgO + Fe). Полученные SiO₂ и MgO имеют плотность намного ниже, чем у расплавленной стали, что позволяет им легко всплывать и удаляться со шлаком. Кроме того, MgO может образовывать с SiO₂ композитный шлак с низкой-точкой плавления-(температура плавления около 1300 градусов), повышая адсорбционную способность включений.
Количественный эффект:
Когда количество добавки составляет 0,2–0,5% от массы расплавленной стали, содержание кислорода в расплавленной стали можно снизить с 80–100 частей на миллион до 30–40 частей на миллион, при этом эффективность раскисления на 25–30% выше, чем у одного ферросилиция.
Подходящие приложения:
Предварительное-раскисление или окончательное раскисление при производстве стали в конвертерах и электродуговых печах, особенно подходит для производства высококачественной-конструкционной стали и легированной стали.
(2) Глубокая десульфурация: снижение риска горячеломкости металла
Механизм действия:
Магний имеет сильное сродство к сере, реагируя с образованием стабильного MgS, который нерастворим в расплавленной стали и легко удаляется с осаждением шлака; редкоземельные элементы (такие как Ce) могут способствовать десульфурации, образуя Ce₂S₃, что еще больше повышает эффективность десульфурации.
Количественный эффект:
Когда количество добавки составляет 0,3–0,6%, содержание серы в расплавленной стали можно снизить с 0,05% до менее 0,01%, при этом степень десульфурации превышает 80%; при производстве ковкого чугуна содержание серы после десульфурации составляет менее или равно 0,02%, что позволяет избежать ингибирующего действия серы на сфероидизацию графита.
Основная ценность:
Снижение горячеломкости стали, улучшение характеристик сварки и пластичности обработки, а также продление срока службы металлических деталей.
(3) Прецизионное легирование: оптимизация механических свойств металла.
Синергетический механизм усиления:
Кремний растворяется в решетке железа, вызывая искажение решетки и повышая прочность и твердость; магний измельчает зерна (размер зерен уменьшается с 60 мкм до 30-40 мкм), улучшая вязкость и пластичность; Редкоземельные элементы очищают границы зерен, дополнительно повышая коррозионную стойкость и усталостную устойчивость.
Эффекты применения различных металлов:
Низко-легированная высокопрочная-сталь:Добавление 0,4%-0,8% кремний-магниевого сплава увеличивает предел прочности на разрыв на 15%-20%, предел текучести на 10%-15%, а удлинение остается большим или равным 20%;
Жаростойкая-стойкая сталь:Кремний и магний синергически улучшают высоко-температурную стабильность; при 600 градусах сохранение прочности увеличивается с 70% до более 85%, что подходит для компонентов котлов и печей;
Износостойкая-сталь:Кремний-ферро-магниевый сплав образует твердые точечные фазы (например, Mg₂Si) в металлической структуре, повышая износостойкость на 30%-40%, подходит для износостойких механических деталей.
(4) Высокоэффективная-модификация: улучшение микроструктуры и свойств отливок.
Механизм действия:
При отливке чугуна кремний-магний ферросплав в качестве модификатора способствует выделению графитизации, измельчает графитовые зерна (диаметр графитовых сфероидов уменьшается с 50 мкм до 20-30 мкм), оптимизирует морфологию графита (от чешуек до мелких сфероидов/червеобразных структур) и снижает склонность к образованию белого чугуна.
Количественный эффект:
При производстве ковкого чугуна количество добавки составляет 0,8%-1,2% от массы расплавленного железа, степень сфероидизации графита может достигать более 90%, предел прочности увеличивается с 300 МПа до более 450 МПа, а ударная вязкость увеличивается на 50%-70%; процент брака отливок сложной формы (например, блоков двигателей) снижается с 10% до менее 3%.
Подходящие сценарии применения:
Литье из серого и ковкого чугуна, особенно подходит для производства прецизионных отливок и сложных конструкционных деталей.
(5) Оптимизация текучести расплава: улучшение качества формовки расплава
Механизм действия:
Сплавы магния и ферросилиция могут снизить поверхностное натяжение расплавленной стали/железа, уменьшая вязкость расплава на 15–20% и улучшая заполняющую способность.
Основная ценность:
Облегчает заполнение полости формы расплавленным металлом, уменьшая дефекты отливки, такие как «недостаточное заполнение» и «холодное закрытие», улучшая точность размеров и чистоту поверхности отливок; одновременно он способствует флотации включений, еще больше повышая чистоту металла.
Контрольные точки выбора и использования кремниевых-магниевых сплавов
(1) Логика выбора: Сопоставьте оценку в соответствии со сценарием.
| Сценарии применения | Рекомендуемые типы оценок | Требования к основным компонентам (Si/Mg) | Ключевые преимущества |
| Раскисление и десульфурация в обычном сталеплавильном производстве. | Тип с низким содержанием магния (FeSiMg5-6) | 45%-50%/5%-6% | Сбалансированная стоимость, подходит для обычных марок стали. |
| Модификация ковкого чугуна для сфероидизации | Среднемагниевый тип (FeSiMg8-10) | 40%-45%/8%-10% | Хороший эффект сфероидизации, отличная морфология графита. |
| Высококачественная-легированная сталь, точное литье | Редкоземельный тип (FeSiMgRe) | 42%-48%/7%-9%, Re 0,5% | Очищенные границы зерен для более стабильной работы. |
(2) Меры предосторожности при использовании
Контроль дозировки:Чрезмерное добавление легко может привести к охрупчиванию металла (например, избыточное содержание магния снижает ударную вязкость стали более чем на 20%). Требуется точный расчет, основанный на целевых показателях.
Время добавления:Добавляется в процессе выпуска стали при производстве стали; добавьте 1-3 минуты перед заливкой отливки, чтобы избежать преждевременного добавления, приводящего к выгоранию магния.
Условия хранения:Храните в сухом, герметичном помещении во избежание окисления влагой (окисление приводит к образованию пленки MgO, снижающей реакционную способность). Срок хранения не должен превышать 6 месяцев.
