סגסוגות מגנזיום ברזל סיליקוןהן סגסוגות מרוכבות עם ברזל (Fe), סיליקון (Si) ומגנזיום (Mg) כמרכיבי הליבה שלהם. חלק מהדרגות מכילות יסודות אדמה נדירים (כגון Ce ו-La). מאפייני הליבה שלהם תומכים ברב-תכליתיות שלהם:
טווח הרכב:Si 40%-50%, Mg 5%-10%, מאזן Fe, תכולת אדמה נדירה 0.1%-1.0% (אופציונלי), זיהומים S פחות או שווה ל-0.05%, P פחות או שווה ל-0.04%;
תכונות פיזיקליות:נקודת התכה 1100-1200 מעלות, צפיפות 6.8-7.0 גרם/ס"מ³, בצורת בלוק או גרגירי (גודל 5-30 מ"מ), נשבר בקלות, ופעיל מאוד מבחינה כימית בטמפרטורות גבוהות;
יתרונות ליבה:ההשפעה הסינרגטית של סיליקון ומגנזיום מספקת פונקציות מרובות כולל דה-אוקסידציה, הסרת גופרית ועידון דגנים, מה שהופך אותו ליעילה יותר ובעלות נמוכה יותר מאשר תוספים בודדים.
יתרונות היישום העיקריים של סגסוגות FeSiMg במטלורגיה
(1) יעילות גבוהה-דה חמצון: משפר את טוהר המתכות ומפחית פגמים
מנגנון פעולה:
גם לסיליקון וגם למגנזיום יש פעילות דה-אוקסידנט חזקה. הם מגיבים עם FeO בפלדה מותכת (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe; Mg + FeO → MgO + Fe). ל-SiO₂ ו-MgO המתקבלים יש צפיפות נמוכה בהרבה מפלדה מותכת, מה שהופך אותם קלים לצוף ולהסירם עם הסיגים. יתר על כן, MgO יכול ליצור סיגים מורכבים בנקודת -התכה- נמוכה (נקודת התכה בסביבות 1300 מעלות) עם SiO₂, מה שמגביר את יכולת הספיחה של תכלילים.
השפעה כמותית:
כאשר כמות התוספת היא 0.2%-0.5% ממסת הפלדה המותכת, ניתן להפחית את תכולת החמצן של הפלדה המותכת מ-80-100ppm ל-30-40ppm, עם יעילות שחרור חמצון גבוהה ב-25%-30% מזו של פרוסיליקון בלבד.
יישומים מתאימים:
טרום-דה-חמצון או שחרור סופי בייצור פלדה ממיר ותנור קשת חשמלי, מתאים במיוחד לייצור של פלדה מבנית ופלדה מסגסוגת- באיכות גבוהה.
(2) הסרת גופרית עמוקה: הפחתת הסיכון לשבירות מתכת חמה
מנגנון פעולה:
למגנזיום יש זיקה חזקה לגופרית, המגיב ליצירת MgS יציב, שאינו מסיס בפלדה מותכת ומוסר בקלות עם שקיעת סיגים; יסודות אדמה נדירים (כגון Ce) יכולים לסייע בהסרת גופרית, לייצר Ce₂S₃, ולשפר עוד יותר את יעילות ההסרה.
השפעה כמותית:
כאשר כמות התוספת היא 0.3%-0.6%, ניתן להפחית את תכולת הגופרית בפלדה מותכת מ-0.05% מתחת ל-0.01%, עם קצב הסרת גופרית של למעלה מ-80%; בייצור ברזל רקיע, תכולת הגופרית לאחר הסרת גופרית היא פחות או שווה ל-0.02%, מה שיכול למנוע את ההשפעה המעכבת של גופרית על כדוריות גרפיט.
ערך ליבה:
הפחתת שבירות חמה בפלדה, שיפור ביצועי הריתוך והפלסטיות של העיבוד, והארכת חיי השירות של רכיבי מתכת.
(3) סגסוגת מדויקת: אופטימיזציה של מאפייני מתכת מכניים
מנגנון חיזוק סינרגטי:
הסיליקון מתמוסס לתוך סריג הברזל, גורם לעיוות הסריג ולשיפור החוזק והקשיחות; מגנזיום מעדן גרגירים (גודל הגרגר יורד מ-60 מיקרומטר ל-30-40 מיקרומטר), משפר את הקשיחות והפלסטיות; יסודות אדמה נדירים מטהרים את גבולות התבואה, משפרים עוד יותר את עמידות בפני קורוזיה ועמידות בפני עייפות.
השפעות יישום של מתכות שונות:
פלדה נמוכה-מסגסוגת גבוהה-:הוספת 0.4%-0.8% סגסוגת סיליקון-מגנזיום מגבירה את חוזק המתיחה ב-15%-20%, את חוזק התפוקה ב-10%-15%, וההתארכות נשארת גדולה או שווה ל-20%;
פלדה עמידה בחום{{0}:סיליקון ומגנזיום משפרים באופן סינרגטי את יציבות-טמפרטורות גבוהות; ב-600 מעלות, שימור החוזק עולה מ-70% ליותר מ-85%, מתאים לרכיבי דוד וכבשן;
פלדה עמידה-ללבוש:סגסוגת מגנזיום סיליקון פרו יוצרת שלבים קשים (כגון Mg₂Si) במבנה המתכת, ומשפרת את עמידות הבלאי ב-30%-40%, מתאימה לחלקים מכניים עמידים בפני שחיקה.
(4) חיסון-ביעילות גבוהה: שיפור המיקרו-מבנה והמאפיינים של יציקות
מנגנון פעולה:
ביציקת ברזל יצוק, סגסוגת סיליקון מגנזיום Ferro, כחומר חיסון, מקדמת משקעי גרפיטיזציה, מעדנת גרגרי גרפיט (קוטר כדוריות גרפיט פוחת מ-50 מיקרומטר ל-20-30 מיקרומטר), מייעלת את מורפולוגיה של גרפיט (מפתיתים ועד להפחתת מבנים דמויי כדורים לבנים), וצמצום מבנים דמויי ברזל. היווצרות.
השפעה כמותית:
בייצור ברזל רקיע, כמות ההוספה היא 0.8%-1.2% ממסת הברזל המותך, שיעור הכדוריות של גרפיט יכול להגיע ליותר מ-90%, חוזק המתיחה עולה מ-300MPa ליותר מ-450MPa, וקשיחות ההשפעה עולה ב-50%-70%; שיעור הגרוטאות של יציקות בצורת מורכבות (כגון בלוקי מנוע) יורד מ-10% מתחת ל-3%.
תרחישי יישום מתאימים:
יציקת ברזל יצוק אפור וברזל רקיע, מתאים במיוחד לייצור יציקות מדויקות וחלקי מבנה מורכבים.
(5) מיטוב נזילות מותכת: שיפור איכות היווצרות מותכת
מנגנון פעולה:
סגסוגות מגנזיום פרוסיליקון יכולות להפחית את מתח הפנים של פלדה/ברזל מותכת, להפחית את צמיגות ההיתוך ב-15%-20% ולשפר את יכולת המילוי.
ערך ליבה:
הופך את המתכת המותכת לקלה יותר למלא את חלל התבנית, מפחית את פגמי היציקה כגון "מילוי מספיק" ו"סגירה קרה", משפר את דיוק הממדים ואת גימור פני השטח של יציקות; בו זמנית, הוא מקדם את הציפה של תכלילים, ומשפר עוד יותר את טוהר המתכת.
נקודות בחירה ושימוש של סיליקון-סגסוגות מגנזיום
(1) היגיון בחירה: התאם את הציון בהתאם לתרחיש
| תרחישי יישום | סוגי ציונים מומלצים | דרישות רכיב ליבה (Si/Mg) | יתרונות מרכזיים |
| הסרת חמצון והסרת גופרית בייצור פלדה רגילה | סוג מגנזיום נמוך (FeSiMg5-6) | 45%-50%/5%-6% | עלות מאוזנת, מתאים לדרגות פלדה כלליות |
| חיסון ברזל רקיע לכדוריות | סוג מגנזיום בינוני (FeSiMg8-10) | 40%-45%/8%-10% | אפקט ספרואידיזציה טוב, מורפולוגיה מעולה של גרפיט |
| פלדה מסגסוגת גבוהה-, יציקות מדויקות | סוג אדמה נדירה (FeSiMgRe) | 42%-48%/7%-9%, Re 0.5% | גבולות תבואה מטוהרים לביצועים יציבים יותר |
(2) אמצעי זהירות לשימוש
בקרת מינון:תוספת מוגזמת עלולה להוביל בקלות להתפרקות מתכת (למשל, תכולת מגנזיום מוגזמת מפחיתה את קשיחות ההשפעה של פלדה ביותר מ-20%). נדרש חישוב מדויק המבוסס על ביצועי יעד.
עיתוי הוספה:הוסף במהלך תהליך ההקשה בייצור פלדה; הוסף 1-3 דקות לפני יציקת היציקה כדי למנוע הוספה מוקדמת שתוביל לשריפת מגנזיום.
תנאי אחסון:אחסן בסביבה יבשה ואטומה כדי למנוע חמצון לחות (החמצון מייצר סרט MgO, מפחית תגובתיות). תקופת האחסון לא תעלה על 6 חודשים.
