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硅在鋼中的作用:
(1)提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。
(2)硅能顯著地提高鋼的彈性、屈服和屈強比,這是一般彈簧鋼。
(3)耐腐蝕性。硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%一20%的高硅鑄鐵,是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時,表面也將形成一層SiO2薄膜,從而提高鋼在高溫時的性能。
硅在碳鋼的含量≤0.50%。硅也是鋼中的有益元素。在沸騰鋼中,含硅量很低,硅是作為脫氧元素加入到鋼中。隨著硅含量的提高,鋼的抗拉強度提高,屈服點提高,伸長率下降,鋼的面縮率和沖擊韌性顯著降低。
金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質(zhì)。硅有無定形硅和晶形硅兩種同素異形體。無定形硅是灰黑色粉末,實際上也是一種微晶體。
晶形硅具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性質(zhì) , 熔點 1410℃ , 沸點 2355℃ ,密度2.32~2.34克/厘米3,莫氏硬度 7,性脆 。無定形硅化學(xué)性質(zhì)活潑,在氧氣中能劇烈燃燒。它在高溫下與鹵素、氮、碳等非金屬發(fā)生反應(yīng),也能與鎂、鈣、鐵等金屬作用,生成硅化物。據(jù)統(tǒng)計,1985年全世界共消耗金屬硅約50萬噸,其中用于鋁合金的金屬硅約占60%,用于有機硅的不足30%,用于半導(dǎo)體的約占3%,其余用于鋼鐵冶煉及精密陶瓷等。
晶形硅比較不活潑,即使在高溫下也不與氧氣化合,它也不溶于任何一種無機酸和有機酸。
合金元素硅對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。硅對鋼液有良好的脫氧作用。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。
鈣和硅與氧都有很強的親和力。特別是鈣,不光與氧有非常強的親和力,而且與硫、氮都有很強的親和力。所以
硅鈣合金是一種較理想的復(fù)合膠氧劑、脫硫劑。
硅合金不光脫氧能力強,脫氧產(chǎn)物易于上浮,易于排出,而且還能改善鋼的性能,提高鋼的塑性、沖擊韌性和流動性。目前硅鈣合金可以代替鋁進(jìn)行終脫氧。
特殊鋼和特殊合金生產(chǎn)中。例如鋼軌鋼、低碳鋼、不銹鋼等鋼種和鎳基合金、鈦基合金等特殊合金,均可用硅鈣合金作脫氧劑。硅鈣合金也適合作轉(zhuǎn)爐練鋼車間用的增溫劑,硅鈣合金還可用作鑄鐵的孕育劑和球墨鑄鐵生產(chǎn)中的添加劑。