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金屬硅的性質(zhì)與鍺、鉛、錫相近,所以叫做金屬硅。
硅元素硅,原子序數(shù)14,原子量28.0855, 硅有晶態(tài)和無定形兩種形式。晶態(tài)硅具有金剛石晶格,硬而脆,熔點(diǎn)1410°C,沸點(diǎn)2355°C,密度2.32~2.34克/厘米3,硬度為7。無定形硅是一種灰黑色粉末,實(shí)際是微晶體。晶態(tài)硅的電導(dǎo)率不及金屬,且隨溫度升高而增加,具有明顯的半導(dǎo)體性質(zhì)。合金元素硅是一種非常重要的金屬元素,在許多合金材料生產(chǎn)的時(shí)候都需要加合金元素硅,合金元素硅的使用可以改變合金材料中的性能,讓許多合金材料性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定。
硅在常溫下不活潑,與空氣、水和酸等沒有明顯作用;在加熱下,能與鹵素反應(yīng)生成四鹵化硅;650°C,時(shí)硅開始與氧完全反應(yīng);硅單質(zhì)在高溫下還能與碳、氮、硫等非金屬單質(zhì)反應(yīng);一般硅石和石英用于玻璃和其它建材,優(yōu)質(zhì)的石英用于制作合金、金屬和單晶。硅可間接生成一系列硅的氫化物;硅還能與鈣、鎂、鐵等化合,生成金屬硅化物。
超純的單晶硅可作半導(dǎo)體材料。粗的單晶硅及其金屬互化物組成的合金,常被用來增強(qiáng)鋁、鎂、銅等金屬的強(qiáng)度。
金屬硅“金屬硅”(我國也稱工業(yè)硅)是上世紀(jì)六十年代中期出現(xiàn)的一個(gè)商品名稱。它的出現(xiàn)與半導(dǎo)體行業(yè)的興起有關(guān)。通用作法是把商品硅分成金屬硅和半導(dǎo)體硅。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(含Si量99.99%的也包含在金屬硅內(nèi)),其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。硅在鋼中的作用:(1)提高鋼中固溶體的強(qiáng)度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。半導(dǎo)體硅用于制作半導(dǎo)體器件的高純度金屬硅。
金屬硅的牌號(hào):按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量,可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號(hào)。
合金元素硅對(duì)鋼的顯微組織及熱處理的影響,作為鋼中的合金元素,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不低于0.4%,以固溶體形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中,能夠縮小奧氏體相區(qū)。
合金元素硅提高退火、正火和淬火溫度,在亞共析鋼中提高淬透性。硅不形成碳化物,可強(qiáng)烈地促進(jìn)碳的石墨化,在硅含量較高的中碳鋼和高碳鋼中,如不含有強(qiáng)碳化物形成元素,易在一定溫度下發(fā)生石墨化。在滲碳鋼中,硅能夠減小滲碳層厚度和碳的濃度。硅對(duì)鋼液有良好的脫氧作用。硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產(chǎn)潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無色透明的液體,作為防水劑噴涂在建筑物表面。
生產(chǎn)硅錳合金的工藝與生產(chǎn)碳素錳鐵基本相同,但在爐況的掌握上比生產(chǎn)碳素錳鐵要難些。為此在操作上更要求做到精心細(xì)致,正確的判斷爐況和及時(shí)處理。
正常爐況的標(biāo)志是電極插入深度合適,爐料均勻下沉,爐口冒火均勻,成分穩(wěn)定和各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。
準(zhǔn)確的配料比是保證得到正常爐況的關(guān)鍵。配料比中的主要問題是配碳量問題。
當(dāng)爐料中還原劑過多時(shí),爐料導(dǎo)電性增強(qiáng),電流上漲電極上抬,坩堝縮小,疵火塌料現(xiàn)象增多,爐口的外觀和煉硅鐵時(shí)的還原劑過多時(shí)有些相同,由于爐料中有過多的還原劑,二氧化硅還原較多因而合金中硅高。