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錳鐵為細(xì)化晶粒、均勻組織及消除內(nèi)應(yīng)力,鑄鋼件必須進(jìn)行正火或退火處理。正火處理后的鋼,其機(jī)械性能較退火后的高,成本也較低,所以應(yīng)用較多。但由于正火處理會(huì)引起較退火大的內(nèi)應(yīng)力,只適用于含碳量小于0.35%的鑄鋼件。為細(xì)化晶粒、均勻組織及消除內(nèi)應(yīng)力,鑄鋼件必須進(jìn)行正火或退火處理。正火處理后的鋼,其機(jī)械性能較退火后的高,成本也較低,所以應(yīng)用較多。因?yàn)榈吞艰T鋼件的塑性好,冷卻時(shí)不易開(kāi)裂。為減小內(nèi)應(yīng)力,鑄鋼件在正火后,還應(yīng)進(jìn)行高溫回火。對(duì)于含碳量≥0.35%的、結(jié)構(gòu)復(fù)雜及易產(chǎn)生裂紋的鑄鋼件,只能進(jìn)行退火處理。鑄鋼件不宜淬火,否則易開(kāi)裂。
低碳錳鐵主要是由錳、鐵兩種元素組成的合金,錳鐵是煉鋼生產(chǎn)中用得較多的一種脫氧劑和合金化材料。它以錳礦石為原料,在高爐和電爐里熔煉制成的。錳的密度7.43克每立方厘米,熔點(diǎn)1245℃,沸點(diǎn)2150℃。因?yàn)殍T態(tài)下的鑄鋼件內(nèi)部存在氣孔、裂紋、縮孔和縮松、晶粒粗大、組織不均及殘余內(nèi)應(yīng)力等鑄造缺陷,使鑄鋼件的強(qiáng)度、尤其是塑性和韌性大大降低。錳和氧有很大的親和力,能與氧生成穩(wěn)定的氧化錳。此外,錳鐵作為合金元素添加劑,能增強(qiáng)鋼的硬度、延展性、韌性和抗磨能力。它廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼、不銹耐熱鋼、耐磨鋼等合金鋼中。
在硅錳合金粉末冶煉過(guò)程中對(duì)各種原料的粒度有一定要求,如果各種原料的粒度太小,冶煉過(guò)程中會(huì)影響透氣性,進(jìn)而影響到傳熱過(guò)程,導(dǎo)致冶煉過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)不完全。目前西歐和中國(guó)用高爐為主,挪威、日本都用電爐,蘇聯(lián)、澳大利亞、巴西等國(guó)新建錳鐵工廠(chǎng)也采用電爐。原料的粒度過(guò)小,在冶煉爐中的強(qiáng)氣流下會(huì)導(dǎo)致大量粉塵,不僅會(huì)引起環(huán)境污染,還會(huì)損失原材料。
粉塵含有錳,如果丟棄這些大量粉塵,不僅會(huì)污染環(huán)境,也會(huì)浪費(fèi)緊缺的錳資源,因此必須對(duì)它們回收利用。把粒度細(xì)小的錳礦和粉塵回收,用作錳及錳合金冶煉的原料,不僅可以保護(hù)環(huán)境,還能開(kāi)發(fā)有限的錳資源。
錳以化合物形式廣泛存在于自然界中,在地殼內(nèi)錳的平均含量約為0.1%,在元素周期表中,錳屬過(guò)渡元素,與鉻、鐵相鄰,化學(xué)活性比鉻弱,比鐵強(qiáng)。錳細(xì)粉狀金屬錳在空氣中易燒。
但大塊狀金屬錳在常溫下不易受空氣中的氧侵蝕,這是因?yàn)樵诳諝庵薪饘馘i表面易生成一層氧化物膜,對(duì)內(nèi)層金屬錳起到了保護(hù)作用。在水中則易生成氫氧化物膜,可進(jìn)一步阻止錳對(duì)水分子中氫的置換作用。錳在高爐內(nèi)的還原過(guò)程:在高爐上部的較低溫度區(qū)域,錳的高價(jià)氧化物易分解,逐級(jí)還原為MnO,但由于錳礦石中含有SiO2,MnO在未達(dá)到還原溫度以前,即與脈石中(或燃料熔劑中)的SiO2結(jié)合生成硅酸錳進(jìn)入渣中,錳的還原實(shí)際上是在液態(tài)爐渣中進(jìn)行的。但是,若把錳放入含有NH4Cl的水溶液中,則置換反應(yīng)能順利進(jìn)行。