Klasifikaceslitiny vápníku a křemíkuje založen na obsahu vápníku (Ca) a křemíku (Si) jako základních ukazatelů. Běžné průmyslové druhy a rozsahy jejich složení jsou následující (v souladu s normou GB/T 4701-2021 "Silicon Calcium Alloys"):
| Společné známky | Rozsah obsahu vápníku (Ca). | Rozsah obsahu křemíku (Si). | Maximální obsah nečistot (Al+Fe). | Hlavní aplikační oblasti |
|---|---|---|---|---|
| Ca31Si55 | 30%-35% | 50%-58% | Menší nebo rovno 8 % | Dezoxidace a odsíření oceli |
| Ca28Si60 | 25%-30% | 58%-65% | Méně než nebo rovno 7 % | Očkování litiny, doplnění ocelářského křemíku |
| Ca20Si65 | 18%-22% | 63%-68% | Méně než nebo rovno 6 % | Odlévání hliníkové slitiny, obyčejná dezoxidace oceli |
| Elektronická kvalita CaSi | Větší nebo rovno 30 % (Ca) | Větší nebo rovno 60 % (Si) | Celkové nečistoty menší nebo rovné 0,1 % | Polovodičové materiály, elektronické součástky |
Poznámka: U některých speciálních jakostí může být obsah nečistot upraven podle požadavků uživatele (např. nízký-hliník Ca31Si55, Al Méně než nebo rovno 1 %).
Rozdíly v aplikaci různých jakostí slitin vápníku a křemíku při výrobě oceli
Slitiny CaSi provádějí při výrobě oceli hlavně funkce dezoxidace, odsíření a zjemnění zrna. Různé druhy vykazují významné rozdíly ve vhodných aplikacích a účincích:
Dezoxidační účinek: Vysoce{0}}vápník je lepší.
Vysoký-vápník (např. Ca31Si55):Ca má silnou afinitu k O. Přidání 0,3 % - 0,5 % (hmotnostně roztavené oceli) může snížit obsah kyslíku v roztavené oceli z 80-100 ppm na 30-40 ppm. Účinnost dezoxidace je o 40%-50% vyšší než u běžnéhoferosilicia. Je vhodný pro vysoce-kvalitní oceli (např. ložisková ocel, pružinová ocel) a může redukovat oxidové vměstky (např. Al₂O₃), čímž zlepšuje únavovou životnost oceli.
Střední-třídy vápníku (např. Ca28Si60):Účinnost dezoxidace je o něco nižší než Ca31Si55, ale křemík lze přidat současně (zvyšuje obsah Si v roztavené oceli). Obsah vápníku: 0,1 %-0,2 %, vhodné pro oceli vyžadující úpravu obsahu křemíku (jako je nízkolegovaná vysokopevnostní ocel), vyvažující dezoxidaci a úpravu složení.
Odsiřovací efekt: Obsah vápníku určuje odsiřovací kapacitu.
Míra odsíření Ca31Si55 může dosáhnout 60 %-70 % (snížení obsahu síry v roztavené oceli z 0,03 % na 0,009 %-0,012 %). Generované inkluze CaS mají vysokou teplotu tání (2450 stupňů) a nízkou hustotu (2,58 g/cm³), díky čemuž se snadno vznášejí a odstraňují. Je vhodný pro oceli s přísnými požadavky na obsah síry (jako je jaderná energetická ocel a nízkoteplotní kontejnerová ocel).
Míra odsíření Ca20Si65 je pouze 40%-50%, vhodná pouze pro běžnou uhlíkovou ocel (povolený obsah síry menší nebo roven 0,05%).
Zjemnění zrna: Kvality s vysokým-vápníkem zlepšují mechanické vlastnosti oceli.
Ca v Ca31Si55 podporuje tvorbu karbonitridů (jako je Nb(C,N)) z prvků jako Nb a Ti v oceli, které působí jako jádro zjemnění zrna. Tím se zjemní velikost zrna z 50 μm na 20-30 μm, zvýší se pevnost v tahu o 15 %-20 % a rázová houževnatost o 25 %–30 %, takže je vhodný pro oceli s vysokou houževnatostí (jako je ocel odolná proti opotřebení pro strojírenské stroje).
Rozdíly v aplikaci různých jakostí SiCa slitin v oblasti odlévání
V oblasti odlévání se křemíkové-slitiny vápníku používají hlavně jako očkovací látky a regulátory složení. Výběr jakostí musí odpovídat typu odlitku a požadavkům na výkon:
Inokulace litinou: Vysoce{0}}křemík se přizpůsobí požadavkům na houževnatost
Vysoké-třídy křemíku (například Ca28Si60, Ca20Si65):Si je základním prvkem pro grafitizaci litiny. Přidání 0,2 % až 0,4 % (hmotnostně roztaveného železa) může zvýšit rychlost sféroidizace grafitu šedé litiny ze 70 % na více než 90 % a zvýšit rázovou houževnatost z 12 J/cm² na 18-22 J/cm². Je vhodný pro litinové díly vyžadující vysokou houževnatost (jako jsou lože obráběcích strojů, brzdové kotouče automobilů);
Vysoký-vápník (jako Ca31Si55):Efekt očkování je slabší, ale může zlepšit tekutost roztaveného železa (viskozita snížena o 15 %-20 %), čímž se sníží „neúplné nalití“ tenkostěnných litinových dílů (tloušťka stěny 3-5 mm). Vady, vhodné pro složité konstrukční odlitky (např. přesné ventily).
Odlévání neželezných slitin: Podle potřeby vyhovují požadavkům na složení
Odlitek z hliníkové slitiny:Ca20Si65 může doplňovat Si do hliníkových slitin (zvyšuje pevnost slitiny), zatímco Ca může neutralizovat škodlivé prvky, jako je Na a Li v hliníkových slitinách (generuje CaNa₂ a CaLi₂), zlepšuje „sklon k praskání za tepla“, vhodný pro výrobu automobilových kol z hliníkové slitiny;
Odlévání z hořčíkové slitiny:Ca v Ca31Si55 dokáže zjemnit zrna slitiny hořčíku (od 100 μm do 40-50 μm), zlepšit pevnost při vysokých teplotách (pevnost v tahu při 200 stupních se zvýší o 30 %), vhodné pro součásti slitin hořčíku v leteckém průmyslu.
Rozdíly v aplikaci různých jakostí slitin křemíku a vápníku ve speciálních oborech
Pole elektronických materiálů: Klíčové jsou stupně vysoké čistoty
Elektronické -křemíkové-slitiny vápníku (jako je Ca30Si60, s celkovým obsahem nečistot menším nebo rovným 0,1 %) vyžadují přísnou kontrolu obsahu B a P (méně než nebo rovno 0,0001 %), aby nedošlo k ovlivnění elektrických vlastností polovodičových křemíkových plátků. Lze je použít k přípravěpolykrystalický křemík(prostřednictvím redukce SiO₂ křemíkovým-vápníkem), díky čemuž jsou vhodné pro výrobu čipů. Běžné průmyslové druhy (jako je Ca31Si55) nemohou splnit požadavky elektronického průmyslu kvůli příliš vysokému obsahu nečistot.
Speciální slitiny: Přesný design složení
Výroba z nerezové oceli:Přidání Ca28Si60 zlepšuje odolnost nerezové oceli proti korozi (stejnoměrnější obsah Cr, vyhýbá se oblastem s nedostatkem Cr-), čímž se prodlužuje doba odolnosti nerezové oceli proti korozi v solné mlze z 200 hodin na více než 350 hodin;
Výroba žáruvzdorných slitin-:Ca v Ca31Si55 zvyšuje odolnost slitiny proti oxidaci při vysokých-teplotách (vytváří hustý ochranný film CaO-Al₂O₃), snižuje rychlost oxidace slitiny odolné vůči teplu při 1000 stupních o 50 %, takže je vhodná pro výrobu lopatek plynových turbín.
Základní principy pro výběr jakostí slitiny vápníku a křemíku
Upřednostněte „základní funkce“:
Vyberte si vysoce-třídy vápníku (Ca31Si55) pro aplikace vyžadující silnou dezoxidaci/odsiřování a vysoce-třídy křemíku (Ca28Si60, Ca20Si65) pro aplikace vyžadující očkování/doplnění křemíku;
Shoda podle "Požadavek na čistotu materiálu":
Vybírejte vysoce-třídy čistoty pro elektroniku a jadernou energetiku a konvenční druhy pro obecné průmyslové aplikace;
Zůstatek podle "Nákladů na zpracování":
Vysoce-třídy vápníku jsou o 20 %-30 % dražší než vysoce-třídy křemíku. Pro ne-kritické aplikace lze ke snížení nákladů použít středně vápenaté třídy (jako je Ca28Si60).
