Ферросилиций: свойства и состав

Содержание:

1. Свойства и состав
2. Марки
3. Способы изготовления
4. Применение ферросилиция

Ферросилиций - это сплав железа и кремния, один из видов ферросплавов. Кремний имеет плотность 2,33 г/см³, атомную массу 28,086, температуру плавления 1414 ℃ и кипения 2287℃. Этот химический элемент увеличивает твердость стали, усиливает сопротивление разрыву и окислению, повышает пределы текучести и упругости, а также уменьшает расход электроэнергии.

Свойства и состав

Существуют разные виды сплава, они отличаются химическим составом. Содержание компонентов напрямую зависит от месторождения. Например, мишметалл содержит:

• 52% церия;
• 24% лантана;
• 18% неодима;
• 5% празеодима;
• 1% олова;
• железо (до 2%).

Мишметалл - сплав, который состоит из редкоземельных элементов и содержит в основе церий. Он устойчив к электрическому току и вибрациям. Если добавить в состав алюминий, сплав станет более пластичным, жаропрочным. Для улучшения механических свойств металлов и снижения ломкости готовых конструкций в сырье вводят серу, водород, азот.

Марки

Ферросилиций, который представлен на рынке, имеет разный состав. Содержание сплава зависит от марки. Сам ферросилиций обозначается двумя буквами - «ФС». За ними следует число, которое отражает процентное содержание кремния в сплаве. Например, ферросилиций ФС-45 содержит примерно 45% кремния. Самыми востребованными в мире марками считаются ФС-45 и ФС-65.

В таблице представлено содержание химических компонентов в разных марках ферросилиция:

Максимально сплав содержит 95% кремния. Если доля элемента составляет 96-98%, материал считается кремнием высокой чистоты. Его используют в производстве силицидов, полупроводников и сплавов с неметаллической основой.

Пыль ферросилиция по ГОСТ 12.1.007 входит в 3-й класс опасности по степени воздействия на человеческий организм.

Способы изготовления

При производстве ферросилиция, согласно ГОСТ 1415-93, используют специальные дуговые ферросплавные электрические печи. Они на химическом уровне запускают нужные реакции: в коксе находится кварцит, и он превращается в почти чистый кремний. К побочным продуктам относят шлаковую пленку, графит и песок, приварившийся во время нагрева.

Готовый ферросилиций состоит из фрагментов разных форм массой не более 25 кг либо чушек весом до 45 кг. Также ферросилиций поставляют в виде дробленого сплава, брикетов.

В соответствии с ГОСТ 19433, безопасным считают ферросилиций, который содержит 30-90% кремния не более 12% мелочи, проходящей через отверстия сита 10х10 см. Размер частиц — в пределах 3,2-315 мм.

Качество сплава определяют по виду. Поверхность не должна содержать заметные включения шлака и других посторонних вкраплений. Но допускаются некрупные фрагменты песка (может привариваться при нагреве) и графита.

Применение

Ферросилиций применяют при изготовлении различных сплавов. Он выполняет функции легирующей и раскисляющей добавки, повышает твердость конечного сырья. Так, сталь становится прочнее благодаря воздействию кремния. Также ферросилиций увеличивает пределы упругости и текучести, усиливает устойчивость к разрывам и окислению. Сплав часто применяют при изготовлении пружинно-рессорных стальных материалов.

При выплавке или модифицировании чугуна ферросилиций используют в качестве легирующей добавки. Иногда сплав дополняют углеродом, чтобы повысить содержание стального лома и увеличить температуру чугуна от 50 до 800℃. Также введение ферросилиция в чугун исключает риск повреждения отливки – так называемого «отбела».

Ферросплав с кремнием используют не только в металлургии, но и в электротехнической промышленности: материал улучшает физико-химические качества стали, которая применяется в такой области.

Ферросилиций охватывает многочисленную группу сплавов группы Fe-Si и используется для укрепления стали – легирования, раскисления. Способность не только легировать, но и раскислять металл – главное отличие ферросилиция от большинства других ферросплавов.