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金屬硅又稱結(jié)晶硅或工業(yè)硅,其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑,是二十世紀(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)。
目前,國際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,其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。
金屬硅價(jià)格昂貴。工業(yè)上,金屬硅通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。再將它融化后重結(jié)晶,用酸除去雜質(zhì),得到純度為99.7-99.8%的金屬硅。
合金元素硅在普通低合金鋼中可提高強(qiáng)度,改善局部腐蝕抗力,在調(diào)質(zhì)鋼中可提高淬透性和耐回火性,是多元合金結(jié)構(gòu)中的主要合金組元之一。
硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%-2.8%的SiMn或 SiMnB鋼廣泛用于高載荷彈簧材料,同時(shí)加入鎢、釩、鉬、鈮、鉻等強(qiáng)碳化物形成元素。
硅鋼片是硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%-4.5%的低碳鋼和超低碳鋼,用于電機(jī)和變壓器。在不銹鋼和耐蝕鋼中,與鉬、鎢、鉻、鋁、鈦、氮等配合,提高耐蝕性和抗高溫氧化性能。用不銹鋼和耐蝕鋼制作的雕像經(jīng)久如新。硅含量較高的石墨鋼用于冷模具材料。
在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑,所以鎮(zhèn)靜鋼含有0.15-0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%,硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限,屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度,故廣泛用于作彈簧鋼。
在調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼中加入1.0-1.2%的硅,強(qiáng)度可提高15-20%。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合,有提高抗腐蝕作用,可制造耐熱鋼。含硅1-4%的低碳鋼,具有較高的導(dǎo)磁率,用于電器工業(yè)做矽鋼片。硅量增加,會(huì)降低鋼的焊接性能。
硅鈣合金是由元素硅、鈣和鐵組成的復(fù)合合金,是一種較為理想的復(fù)合脫氧劑、脫硫劑。被廣泛應(yīng)用于低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金的生產(chǎn)當(dāng)中;并適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑;還可以作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。
大約從1907年開始采用電硅熱法生產(chǎn)硅鈣合金。
被廣泛應(yīng)用于低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金的生產(chǎn)當(dāng)中;并適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑;還可以作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。