Ferro Phosphorus (נוסחה כימית: Fe₃P, מקוצר לעתים קרובות בשם FeP) הוא סגסוגת ברזל המורכבת מברזל (Fe) וזרחן (P), עם תכולת זרחן שנעה בדרך כלל בין 20% ל-35%. בניגוד לזרחן טהור (רעיל ונדיף ביותר), זרחן פרוספור הוא יציב, קל לטיפול ו-חסכוני-מה שהופך אותו למקור הזרחן המועדף לייצור פלדה, יציקה וייצור סגסוגות מיוחדות.

סגסוגת FeP מיוצרת באמצעות התכה פירומטלורגית, תוך שימוש בעפרות זרחן (אפטות או זרחן), עפרות ברזל וקולה כחומרי גלם. לתהליך שני מסלולים עיקריים:

שיטת תנור קשת חשמלי (EAF):התכה-בטמפרטורה גבוהה (1500-1600 מעלות ) של עפרות מעורבות, מייצרת ברזל זרחן בטוהר- גבוה (P גדול מ-30%) או שווה ל-30%) עם זיהומים נמוכים-המתאימים לסגסוגות מדויקות.
שיטת תנור פיצוץ:-התכה משותפת עם ייצור ברזל, מניבה זרחן ברזל בטוהר נמוך-עד-בינוני (P=20–25%) בעלות נמוכה יותר-אידיאלית לייצור פלדה בתפזורת.

שני התהליכים ממירים זרחן יסודי רעיל ל-Fe₃P יציב, מבטל סכנות טיפול ומבטיח שחרור זרחן אחיד במתכת מותכת.

Ferro Phosphorus

מפרטי הליבה של זרחן פרו

צִיוּן	תכולת זרחן (P).	תוכן ברזל (Fe).	זיהומים עיקריים (מקסימום)	גוֹדֶל	יישום טיפוסי
דרגת-זרחן נמוכה	20–25%	65–75%	Si פחות או שווה ל-2.0%, C פחות או שווה ל-1.0%, S פחות או שווה ל-0.15%, P פחות או שווה ל-25%	5-50 מ"מ	ייצור פלדה בתפזורת (דה חמצון, סגסוג)
בינוני-זרחן	25–30%	60–70%	Si פחות או שווה ל-1.5%, C פחות או שווה ל-0.8%, S פחות או שווה ל-0.12%, P פחות או שווה ל-30%	3-30 מ"מ	ברזל יצוק (שיפור נזילות)
ציון-זרחן גבוה	30–35%	55–65%	Si פחות או שווה ל-1.0%, C פחות או שווה ל-0.5%, S פחות או שווה ל-0.10%, P פחות או שווה ל-35%	1-20 מ"מ	סגסוגות מיוחדות (עמידות-ללבוש, עמידות-בחום)

הערה קריטית: תוכן זרחן קובע ישירות את הפונקציונליות-דרגות P גבוהות יותר משפרות את עמידות הבלאי אך עשויות להגביר את השבירות; דרגות P נמוכות יותר מאזנות חוזק וגמישות עבור פלדה מבנית.

יישומים תעשייתיים קריטיים של זרחן בר

היכולת של Ferro Phosphorus לשלוט בתכולת הזרחן ולשפר את תכונות המתכת הופכת אותו לבלתי הכרחי בתעשיות מפתח:

ייצור פלדה: ניקוי חמצון וחיזוק סגסוגת

עזר לניקוי חמצון:

בפלדה מבנית נמוכה-, הוספת 0.2-0.5% זרחן ברזל נמוך-(20-25% P) פועלת עם סיליקון פרוסיליקון כדי להסיר שאריות חמצן (O) מ-50-70 ppm עד פחות או שווה ל-25 ppm. זרחן מגיב עם O ויוצר P₂O₅ יציב, שמתחבר עם SiO₂ ליצירת סיגים בנקודת -התכה- נמוכה (קל להסרה), ומפחית את תכלילי התחמוצת ב-30%.

חיזוק סגסוגת:

עבור פלדה בעלת חוזק- גבוה (למשל, פלדת שלדות רכב), תוספת זרחן מבוקרת (0.05-0.1% באמצעות זרחן ברזל) מגבירה את חוזק המתיחה ב-10-15% ואת חוזק התפוקה ב-8-12%-מבלי לוותר על המשיכות (שווה ל-20%)

פלדת מזג אוויר:

הוספת 0.06-0.12% P באמצעות זרחן-בינוני ברזל (25-30% P) יוצרת סרט תחמוצת Fe-P צפוף על משטחי פלדה, ומשפרת את עמידות בפני קורוזיה ב-50% בהשוואה לפלדה מבנית רגילה-בשימוש בגשרים, מסילות ברזל, מסילות ברזל וחוץ.

יציקה: שיפור נזילות ועמידות בפני שחיקה

יציקת ברזל אפור:

-זרחן FeP בינוני (25-30% P) בתוספת של 0.3-0.6% משפר את נזילות הברזל המותך ב-15-20%, מה שמאפשר יציקה של חלקים דקים- מורכבים (למשל, בתי משאבות, גופי שסתומים) עם פגמי התכווצות מינימליים. זה גם מגביר את קשיות פני השטח ב-20-25%, ומשפר את עמידות הבלאי של רכיבים מכניים.

התאמת ברזל רקיע:

באלי ארכובה ברזל רקיע, זרחן עקבות (0.02-0.04% באמצעות FeP-זרחן נמוך) מפחית את "ניוון גושים" בחלקים עבים, מה שמבטיח קשיחות אחידה על פני היציקה- שיעורי הגרוטאות של היציקה ירדו מ-6% ל-2% במפעל אירופאי.

סגסוגות מיוחדות: עמידות בפני שחיקה וחום

סגסוגות עמידות ללבוש{{0}:

FeP-זרחן גבוה (30-35% P) הוא מרכיב מפתח בסגסוגות Fe-P-C (המשמשים בספינות מגרסה, דליי מחפרים). הוספת 8–12% P יוצרת שלבי Fe₃P קשים (קשיות גדולה מ-900 HV או שווה ל-900 HV), מה שהופך את הסגסוגת לעמידה פי 3{10} מפלדת מנגן.

סגסוגות עמידות בחום{{0}:

בסגסוגות Fe-Cr-P עבור חלקי כבשן, זרחן (5-8% באמצעות זרחן ברזל) משפר את עמידות החמצון ב-800-900 מעלות, ומאריך את חיי השירות של הרכיבים ב-40% בהשוואה לפלדה Cr- בלבד.

ferro phosphorus