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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(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。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。
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,會降低鋼的焊接性能。
硅錳合金是由錳、硅、鐵及少量碳和其它元素組成的合金,是一種用途較廣、產(chǎn)量較大的鐵合金。硅錳合金是煉鋼常用的復(fù)合脫氧劑,又是生產(chǎn)中、低碳錳鐵和電硅熱法生產(chǎn)金屬錳的還原劑。
在鐵合金生產(chǎn)企業(yè),通常把煉鋼使用的硅錳合金稱作商品硅錳合金,把冶煉低碳鐵使用的硅錳合金稱作自用硅錳合金,把冶煉金屬用的硅錳合金稱作高硅硅錳合金。錳能與硅組成化合成硅化物MnSiO3、MnSiO和MnSiO3。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。從硅錳狀態(tài)圖中可以看出,穩(wěn)定的硅化物為MnSi。由于錳的硅化物生成自由能的負(fù)值,故遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于錳的碳化物生產(chǎn)自由能的負(fù)值,在硅錳合金中含硅量愈高,則含碳量愈低。
氧化硅礦物冶煉金屬硅的過程是無渣過程,化學(xué)硅冶煉對硅石的選用較嚴(yán)格,不僅雜質(zhì)含量要少,還要求有高的機(jī)械強(qiáng)度、足夠的熱穩(wěn)定性,適宜的粒度組成。
化學(xué)用硅熔煉盡量采用硅石。其中硅微粉也稱硅粉、微硅粉或硅灰,它廣泛應(yīng)用于耐火材料和混凝土行業(yè)。天然形態(tài)的氧化硅或者是以獨立的石英礦物存在,或者是以幾乎全是由氧化硅積成的巖石—硅石,或硅石形態(tài)的砂巖存在。生產(chǎn)化學(xué)用硅的含有氧化硅礦物中的雜質(zhì)和粘著物,在熔煉過程中有的完全被還原,有的部分被還原,有的以化合物形態(tài)進(jìn)入產(chǎn)品硅中或生成熔渣。