הסיווג שלסגסוגות סיליקון סיליקוןמבוסס על תכולת הסידן (Ca) והסיליקון (Si) כאינדיקטורים הליבה. הכיתות התעשייתיות הנפוצות וטווחי ההרכב שלהן הם כדלקמן (תואם לתקן GB/T 4701-2021 "סגסוגות סידן סידן"):
| ציונים נפוצים | טווח תכולת סידן (Ca). | טווח תוכן סיליקון (Si). | תוכן טומאה מרבי (Al+Fe). | אזורי יישום עיקריים |
|---|---|---|---|---|
| Ca31Si55 | 30%-35% | 50%-58% | פחות או שווה ל-8% | הסרת חמצון והסרת גופרית בייצור פלדה |
| Ca28Si60 | 25%-30% | 58%-65% | פחות או שווה ל-7% | חיסון ברזל יצוק, תוספת סיליקון לייצור פלדה |
| Ca20Si65 | 18%-22% | 63%-68% | פחות או שווה ל-6% | יציקת סגסוגת אלומיניום, הסרת חמצון רגילה של פלדה |
| CaSi בדרגה אלקטרונית | גדול או שווה ל-30%(Ca) | גדול או שווה ל-60%(Si) | סך כל הזיהומים פחות או שווה ל-0.1% | חומרים מוליכים למחצה, רכיבים אלקטרוניים |
הערה: לחלק מהדרגות המיוחדות ייתכן שתכולת הטומאה שלהן מותאמת בהתאם לדרישות המשתמש (למשל, אלומיניום Ca31Si55 נמוך-, Al פחות או שווה ל-1%).
הבדלים ביישום של דרגות שונות של סגסוגות סידן סיליקון בייצור פלדה
סגסוגות CaSi מבצעות בעיקר פונקציות של דה-אוקסידציה, דה-סולפוריזציה ועידון תבואה בייצור פלדה. ציונים שונים מראים הבדלים משמעותיים ביישומים והשפעות המתאימים שלהם:
אפקט דה-אוקסידציה: דרגות-סידן גבוהות עדיפות.
ציונים גבוהים של-סידן (למשל, Ca31Si55):ל-Ca יש זיקה חזקה ל-O. הוספת 0.3%-0.5% (במסה של פלדה מותכת) יכולה להפחית את תכולת החמצן של פלדה מותכת מ-80-100ppm ל-30-40ppm. יעילות ההתחמצנות גבוהה ב-40%-50% מזו של רגילפרוסיליקון. הוא מתאים לפלדות- באיכות גבוהה (לדוגמה, פלדה נושאת, פלדה קפיצית), ויכול להפחית תכלילי תחמוצת (למשל, Al₂O₃), ולשפר את חיי העייפות של הפלדה.
ציוני-סידן בינוניים (למשל, Ca28Si60):יעילות הסרת החמצון נמוכה במקצת מ-Ca31Si55, אך ניתן להוסיף סיליקון בו-זמנית (העלאת תכולת ה-Si של פלדה מותכת). תכולת סידן: 0.1%-0.2%, מתאים לפלדות הדורשות התאמת תכולת הסיליקון (כגון-סגסוגת נמוכה בעוצמה גבוהה ופלדה בעלת חוזק גבוה והרכבה), איזון דה-חמצון.
אפקט הסרת גופרית: תכולת הסידן קובעת את יכולת ההסרה.
קצב הסרת גופרית Ca31Si55 יכול להגיע ל-60%-70% (הפחתת תכולת הגופרית של פלדה מותכת מ-0.03% ל-0.009%-0.012%). לתכלילי ה-CaS שנוצרו יש נקודת התכה גבוהה (2450 מעלות) וצפיפות נמוכה (2.58g/cm³), מה שהופך אותם קלים לצוף ולהסרה. זה מתאים לפלדות עם דרישות קפדניות של תכולת גופרית (כגון פלדה גרעינית ופלדת מיכל בטמפרטורה נמוכה).
קצב הסרת גופרית Ca20Si65 הוא רק 40%-50%, מתאים רק לפלדת פחמן רגילה (תכולת גופרית מותרת פחות או שווה ל-0.05%).
חידוד גרגרים: ציוני סידן- גבוהים משפרים את התכונות המכניות של הפלדה.
ה-Ca ב-Ca31Si55 מקדם יצירת קרבוניטרידים (כגון Nb(C,N)) מיסודות כמו Nb ו-Ti בפלדה, הפועלים כגרעין עידון גרגרים. זה מחדד את גודל הגרגר מ-50 מיקרומטר ל-20-30 מיקרומטר, מגדיל את חוזק המתיחה ב-15%-20% ואת קשיחות ההשפעה ב-25%-30%, מה שהופך אותו למתאים לפלדות בעלות קשיחות גבוהה (כגון פלדה עמידה בפני שחיקה למכונות הנדסיות).
הבדלים ביישום של דרגות שונות של סגסוגות SiCa בתחום היציקה
בתחום היציקה, סגסוגות סיליקון-משמשות בעיקר כחומרי חיסון ומווסת הרכב. בחירת הציונים צריכה להתאים לסוג הליהוק ולדרישות הביצועים:
חיסון ברזל יצוק: ציוני סיליקון- גבוהים מסתגלים לדרישות הקשיחות
ציוני-סיליקון גבוהים (כגון Ca28Si60, Ca20Si65):Si הוא אלמנט הליבה לגרפיטיזציה של ברזל יצוק. הוספת 0.2%-0.4% (במסה של ברזל מותך) יכולה להגביר את קצב הכדוריות הגרפיט של ברזל יצוק אפור מ-70% ליותר מ-90%, ולהגדיל את קשיחות ההשפעה מ-12J/cm² ל-18-22J/cm². זה מתאים לחלקי ברזל יצוק הדורשים קשיחות גבוהה (כגון מיטות מכונות, דיסקים בלמים לרכב);
ציוני-סידן גבוהים (כגון Ca31Si55):השפעת החיסון חלשה יותר, אך היא יכולה לשפר את הנזילות של ברזל מותך (צמיגות מופחתת ב-15%-20%), תוך הפחתת "יציקה לא מלאה" של חלקי ברזל יצוק בעלי דופן דקה (עובי דופן 3-5 מ"מ). פגמים, מתאימים ליציקות מבניות מורכבות (כגון שסתומים מדויקים).
יציקה מסגסוגת לא-ברזלית: התאמת דרישות הרכב לפי הצורך
יציקת סגסוגת אלומיניום:Ca20Si65 יכול להשלים את Si לתוך סגסוגות אלומיניום (הגברת חוזק הסגסוגת), בעוד Ca יכול לנטרל יסודות מזיקים כגון Na ו-Li בסגסוגות אלומיניום (היוצרות CaNa₂ ו-CaLi₂), ולשפר את "נטיית הפיצוח החם", המתאימים לייצור חישוקי סגסוגת אלומיניום לרכב;
יציקת סגסוגת מגנזיום:Ca ב-Ca31Si55 יכול לעדן גרגירי סגסוגת מגנזיום (מ-100 מיקרומטר ל-40-50 מיקרומטר), לשפר חוזק בטמפרטורה גבוהה (חוזק המתיחה ב-200 מעלות עולה ב-30%), מתאים לרכיבי סגסוגת מגנזיום תעופה וחלל.
הבדלים ביישום של דרגות שונות של סגסוגות סיליקון סידן בתחומים מיוחדים
תחום חומרים אלקטרוניים: דרגות טוהר גבוהות הן המפתח
סגסוגות סידן-אלקטרוניות-של סידן (כגון Ca30Si60, עם תכולת זיהומים כוללת של פחות או שווה ל-0.1%) דורשות בקרה קפדנית על תכולת B ו-P (פחות או שווה ל-0.0001%) כדי למנוע השפעה על התכונות החשמליות של פרוסות סיליקון מוליכים למחצה. ניתן להשתמש בהם להכנהסיליקון רב גבישי(באמצעות הפחתת SiO₂ על ידי סיליקון-סידן), מה שהופך אותם מתאימים לייצור שבבים. דרגות תעשייתיות רגילות (כגון Ca31Si55) אינן יכולות לעמוד בדרישות תעשיית האלקטרוניקה עקב רמות זיהומים גבוהות מדי.
סגסוגות מיוחדות: עיצוב קומפוזיציה מדויקת
ייצור נירוסטה:הוספת Ca28Si60 משפרת את העמידות בפני קורוזיה של נירוסטה (תכולת Cr אחידה יותר, הימנעות מאזורים חסרי Cr-), מאריכה את זמן העמידות בפני קורוזיה בתרסיס מלח של נירוסטה מ-200 שעות ליותר מ-350 שעות;
ייצור סגסוגת עמידה בחום{{0}:Ca ב-Ca31Si55 משפר את עמידות החמצון בטמפרטורה-גבוהה של הסגסוגת (יוצר סרט הגנה CaO-Al₂O₃ צפוף), ומפחית את קצב החמצון של הסגסוגת העמידה בחום- ב-1000 מעלות ב-50%, מה שהופך אותה למתאימה ללהבי טורבינת גז.
עקרונות ליבה לבחירת דרגות סגסוגת סידן סיליקון
מתן עדיפות ל"פונקציות ליבה":
בחר בדרגות-סידן גבוהות (Ca31Si55) עבור יישומים הדורשים הסרת חמצון/הסרת גופרית חזקה, ובדרגות-סיליקון גבוהות (Ca28Si60, Ca20Si65) עבור יישומים הדורשים חיסון/תוספת סיליקון;
התאמה לפי "דרישות טוהר החומר":
בחר בדרגות טוהר- גבוהות ליישומי אלקטרוניקה וכוח גרעיני, ובדרגות קונבנציונליות ליישומים תעשייתיים כלליים;
יתרה לפי "עלויות תהליך":
ציוני-סידן גבוהים יקרים ב-20%-30% מציונים-סיליקון גבוהים. עבור יישומים לא-קריטיים, ניתן להשתמש בדרגות סידן בינוניות (כגון Ca28Si60) כדי להפחית עלויות.
