硅鉻合金
簡介
由硅、鉻、鐵為主成分的鐵合金。又稱硅鉻鐵合金。它主要用作電硅熱法生產中、低、微碳鐵的中間合金。煉鋼中用作脫氧劑(代替硅鐵)和鉻添加劑。一般含Cr>30%，Si>35%，餘量為鐵和少量雜質。根據含碳量分類，如含碳≤0.06%，≤0.10%，≤1.0%等。含鉻量不小於30.0%，且含硅量不小於35.0%的鐵、鉻和硅 的合金。其生產工藝分為兩種：一步法(通常稱「有渣法」或「礦石法」)和兩步法 (通常稱「無渣法」)。一步法冶煉所用原料有硅石、鉻礦、焦炭。兩步法冶煉所用 原料有硅石、碳素鉻鐵、鋼屑。兩種冶煉方法，都採用焦炭做還原劑。合金中硅的來源主要是硅石中的SiO2，鉻的來源分別為鉻礦和碳素鉻鐵。均在鐵合金 礦熱爐中進行冶煉而製得。主要用於生產中低碳鉻鐵、微碳鉻鐵的還原劑和煉 鋼的中間合金劑。按硅鉻合金含Si、Cr、C高低可分為多種不同牌號的硅鉻合 金。其合金系組成相為，Si>50%由(Fe·Cr)Si2組成，含Si>40%由(Fe·Cr) Si2和(Fe·Cr)Si組成，含Si>30%由(Fe·Cr)Si和(Fe·Cr)Si組成，Si< 19%時(Fe·Cr)3C和(Fe·Cr)23C6占大多數。由於硅鉻合金相組成決定了爐外降碳效果，所以在工業生產中，硅鉻合金中的含Si量一般控制大於40%。出 爐的硅鉻合金含C一般在0.2—0.8%很難直接使用，必需經過爐外降碳處理，合金含C量可降至0.02%以下，依據用戶要求煉製不同牌號的硅鉻合金。 此外，還有將硅鐵加入液態的高碳鉻鐵中，生產出硅鉻合金。
評價
貝克特(F.M.Becket)及其合作者自1906年起至1940年開發硅還原鉻礦石生產低碳鉻鐵的工藝。最早是用50%～75%Si的硅鐵和硅作還原劑。用硅鐵作還原劑，因鐵高不能生產Cr>70%的低碳鉻鐵。而工業硅價格貴。用鉻礦石先冶煉出硅鉻鐵合金，再與鉻礦石反應得到低碳鉻鐵的方法是經濟的。鉻鐵含Cr>70%，要求鉻礦中Cr：Fe為3：1。1925年貝克特在其專利中公布了硅鉻鐵合金含碳量與含硅量的關係圖。中國吉林鐵合金廠是於1957年開始生產硅鉻鐵合金的。鉻與硅在高溫下生成兩種穩定的化合物為CrSi與CrSi2。因為鉻的硅化物比它的碳化物穩定，所以當有硅存在時，部分碳將被硅取代，生成碳硅複合鉻化物，直至生成硅化物。巴甫洛夫(Ю.А.Павлов)研究了Cr：Fe=1的Cr-Si-Fe-C系鑄造合金的相結構。當合金中Si<20%時，基本上由一個相(Cr，Fe)3(C，Si)2組成。可以認為是Cr3C2中部分Cr為Fe取代，部分C由Si取代的結果。當硅含量增加至>20%～29%時即形成新的複合相(Cr，Fe)(Si，C)。過剩的Cr與Fe組成金屬間化合物FeCr，即σ相。含Si 29%～34%之間增加了新相(Cr，Fe)Si。當Si超過34%，鉻、鐵與硅形成硅化物。由於含硅量增多而出現CrSi2與SiC相。鉻與硅間的親和力比鐵與硅的大，所以先生成CrSi2。但是CrSi2與FeSi2的結晶構造不同，相互間不能形成固溶體。含Si 44%～51%時，Cr與Si生成CrSi2，部分FeSi與Si生成FeSi2。當Si 51%～60%時，合金由Cr-Si2、FeSi2、SiC與Si組成。從上述結果可以看出含硅高的鉻硅鐵合金是由鉻和鐵的硅化物、SiC及Si組成，即碳是以SiC相存在。工業生產的硅鉻鐵合金的結構分析與此基本吻合。碳以不溶解於液相硅鉻鐵的SiC相存在。[1]