Aliatges de ferro silici i magnesisón aliatges compostos amb ferro (Fe), silici (Si) i magnesi (Mg) com a components bàsics. Alguns graus contenen elements de terres rares (com ara Ce i La). Les seves propietats bàsiques donen suport a la seva multifuncionalitat:
Gamma de composició:Si 40%-50%, Mg 5%-10%, balanç de Fe, contingut de terres rares 0,1%-1,0% (opcional), impureses S Menor o igual a 0,05%, P Menor o igual a 0,04%;
Propietats físiques:Punt de fusió 1100-1200 graus, densitat 6,8-7,0 g/cm³, en bloc o forma granular (mida 5-30 mm), fàcil de trencar i altament actiu químicament a altes temperatures;
Avantatges bàsics:L'efecte sinèrgic del silici i el magnesi ofereix múltiples funcions, com ara la desoxidació, la desulfuració i el refinament del gra, el que el fa més eficient i de menor cost que els additius individuals.
Avantatges bàsics de l'aplicació dels aliatges FeSiMg en la metal·lúrgia
(1) Desoxidació d'alta -eficiència: millora la puresa del metall i redueix els defectes
Mecanisme d'acció:
Tant el silici com el magnesi tenen una forta activitat desoxidant. Reaccionen amb FeO en acer fos (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe; Mg + FeO → MgO + Fe). El SiO₂ i el MgO resultants tenen densitats molt més baixes que l'acer fos, cosa que els fa fàcils de flotar i eliminar-los amb l'escòria. A més, el MgO pot formar una escòria composta de baix -punt de fusió- (punt de fusió al voltant de 1300 graus) amb SiO₂, millorant la capacitat d'adsorció de les inclusions.
Efecte quantitatiu:
Quan la quantitat d'addició és del 0,2% al 0,5% de la massa d'acer fos, el contingut d'oxigen de l'acer fos es pot reduir de 80-100 ppm a 30-40 ppm, amb una eficiència de desoxidació del 25% al 30% superior a la del ferrosilici sol.
Aplicacions adequades:
Pre-desoxidació o desoxidació final en la fabricació d'acer de convertidors i forns d'arc elèctric, especialment indicada per a la producció d'acer estructural d'alta-qualitat i acer aliat.
(2) Desulfuració profunda: reducció del risc de fragilitat del metall en calent
Mecanisme d'acció:
El magnesi té una forta afinitat pel sofre, reaccionant per formar MgS estable, que és insoluble en acer fos i s'elimina fàcilment amb la sedimentació d'escòries; Els elements de terres rares (com ara Ce) poden ajudar a la desulfuració, generant Ce₂S₃, millorant encara més l'eficiència de la desulfuració.
Efecte quantitatiu:
Quan la quantitat d'addició és del 0,3% al 0,6%, el contingut de sofre a l'acer fos es pot reduir del 0,05% a menys del 0,01%, amb una taxa de desulfuració superior al 80%; en la producció de ferro dúctil, el contingut de sofre després de la desulfuració és inferior o igual al 0,02%, cosa que pot evitar l'efecte inhibidor del sofre sobre l'esferoidització del grafit.
Valor bàsic:
Reduint la fragilitat en calent de l'acer, millorant el rendiment de la soldadura i la plasticitat del processament i allargant la vida útil dels components metàl·lics.
(3) Aliatge de precisió: optimització de les propietats mecàniques del metall
Mecanisme d'enfortiment sinèrgic:
El silici es dissol a la gelosia de ferro, provocant una distorsió de la gelosia i millorant la força i la duresa; el magnesi refina els grans (la mida del gra disminueix de 60μm a 30-40μm), millorant la duresa i la plasticitat; Els elements de terres rares purifiquen els límits de gra, millorant encara més la resistència a la corrosió i la resistència a la fatiga.
Efectes d'aplicació de diferents metalls:
Acer de baixa-aliatge-alta resistència:L'addició d'un aliatge de silici i magnesi del 0,4% -0,8% augmenta la resistència a la tracció entre un 15% i un 20%, la resistència a la fluència entre un 10% i un 15% i l'allargament continua sent superior o igual al 20%;
Acer -resistent a la calor:El silici i el magnesi milloren de manera sinèrgica l'estabilitat a alta{0}}temperatura; a 600 graus, la retenció de força augmenta del 70% a més del 85%, adequat per a components de calderes i forns;
Acer -resistent al desgast:L'aliatge de silici ferro magnesi forma fases de punt dur (com ara Mg₂Si) a l'estructura metàl·lica, millorant la resistència al desgast en un 30%-40%, adequat per a peces mecàniques resistents al desgast.
(4) Inoculació d'alta-eficiència: millora de la microestructura i les propietats de les peces de fosa
Mecanisme d'acció:
A la fosa de ferro colat, l'aliatge ferro silici i magnesi, com a inoculant, afavoreix la precipitació de grafitització, refina els grans de grafit (el diàmetre de l'esferoide del grafit disminueix de 50 μm a 20{2}}30 μm), optimitza la morfologia del grafit (des de flocs fins a esferoides fins) i redueix la tendència a la formació de cucs i estructures semblants als cucs.
Efecte quantitatiu:
En la producció de ferro dúctil, la quantitat d'addició és del 0,8% -1,2% de la massa de ferro fos, la taxa d'esferoidització del grafit pot arribar al 90%, la resistència a la tracció augmenta de 300MPa a més de 450MPa i la resistència a l'impacte augmenta entre un 50% i un 70%; la taxa de ferralla de peces de fosa de forma complexa (com els blocs de motor) disminueix del 10% a menys del 3%.
Escenaris d'aplicació adequats:
Colada de fosa grisa i ferro dúctil, especialment indicada per a la producció de peces de fosa de precisió i peces estructurals complexes.
(5) Optimització de la fluïdesa fosa: millora de la qualitat de la formació fosa
Mecanisme d'acció:
Els aliatges de ferrosilici de magnesi poden reduir la tensió superficial de l'acer / ferro fos, disminuint la viscositat de la fosa entre un 15% i un 20% i millorant la capacitat d'ompliment.
Valor bàsic:
Fa que el metall fos més fàcil d'omplir la cavitat del motlle, reduint els defectes de fosa com ara "ompliment insuficient" i "tancat en fred", millorant la precisió dimensional i l'acabat superficial de les peces de fosa; simultàniament, afavoreix la flotació de les inclusions, millorant encara més la puresa del metall.
Punts de control de selecció i ús d'aliatges de silici-magnesi
(1) Lògica de selecció: emparellar la nota segons l'escenari
| Escenaris d'aplicació | Tipus de grau recomanats | Requisits dels components bàsics (Si/Mg) | Avantatges clau |
| Desoxidació i desulfuració en la fabricació d'acer ordinària | Tipus baix en magnesi (FeSiMg5-6) | 45%-50%/5%-6% | Cost equilibrat, adequat per a qualitats generals d'acer |
| Inoculació de ferro dúctil per esferoidització | Tipus de magnesi mitjà (FeSiMg8-10) | 40%-45%/8%-10% | Bon efecte d'esferoidització, excel·lent morfologia del grafit |
| Acer d'aliatge-alta, peces de fosa de precisió | Tipus de terres rares (FeSiMgRe) | 42%-48%/7%-9%, Re 0,5% | Límits de gra purificats per a un rendiment més estable |
(2) Precaucions d'ús
Control de dosificació:L'addició excessiva pot conduir fàcilment a la fragilitat del metall (per exemple, un contingut excessiu de magnesi redueix la resistència a l'impacte de l'acer en més d'un 20%). Cal un càlcul precís basat en el rendiment objectiu.
Temps d'addició:Afegiu durant el procés de tocat en la fabricació d'acer; afegiu 1-3 minuts abans d'abocar la fosa per evitar que l'addició prematura provoqui la cremada del magnesi.
Condicions d'emmagatzematge:Emmagatzemar en un ambient sec i segellat per evitar l'oxidació de la humitat (l'oxidació produeix una pel·lícula de MgO, reduint la reactivitat). El període d'emmagatzematge no ha de superar els 6 mesos.
