34) Вплив кремнію на властивості сталей різних класів

Кремній - найдешевший легувальний елемент. Неметал, має щільність 2420кг/м³, температуру плавлення 1420°С і кристалеву гратку подібну до α-Fе, а тому сплавляється з залізом в будь-яких пропорціях.

В вуглецевих та конструкційних легованих сталях кремній знаходиться у межах від 0,3 до 1,0%. При збільшенні вмісту кремнію в залізі спочатку утво­рюється область гомогенного твердого розчину α-Fе, причому атоми заліза в кристалевій гратці заміщуються атомами кремнію. Область існування γ-Fе зами­кається при вмісті в металі 2,2% кремнію.

Присутність такої кількості кремнію в залізі не призводить ні до яких структурних змін і в усьому діапазоні температур зберігається суто феритна структура. При вмісті 18,5% кремнію, що відповідає межі його розчинності в залізі, заміщення атомів заліза атомами кремнію в кристалевій гратці припиня­ється. Подальше підвищення вмісту кремнію в залізі призводить до утворення інтерметалідної сполуки типу FeSі , так званих силіцидів.

Кремній – яскравовиражений феритизатор, а тому при підвищенні його вмісту в сталі в ній може виокремлюватися графіт на межах зерен і утворювати так званий чорний злам, який сприяє зростанню крихкості сталевих виливків.

Добавки кремнію у сталі, вироби з яких працюють при підвищених і високих темпера­турах, збільшують їх опір дії агресивних середовищ, особливо таких, що мають у своєму складі сірку.

Кремній широко використовують для розкислення практично всіх ста­лей: і вуглецевих, і легованих.

При введенні в склад середньовуглецевої сталі (0,35...0,50% С) кремнію в кількості 2,0...3,0%, вона після гартування і відпуску при 350...400°С набуває високої пружності. Із такої сталі виготовляють ресори і пружини. Кремній у кількості 3...4% входить до складу електротехнічних сталей, зокрема, трансфо­рматорної, яка характеризується високою намагнеченістю, що значно зменшує утрати електричної енергії в сердечниках трансформаторів. При вмісті в сталі 12... 17% кремнію її використовують як корозійностійкий матеріал для виготов­лення литих деталей, що працюють в умовах кислот і лугів.

Кремній підвищує практичну рідкотекучість внаслідок різкого зниження температури ліквідусу, але збільшує об'ємну усадку та схиль­ність сталі до утворення усадкових раковин і гарячих тріщин через низьку її теп­лопровідність.

В залежності від вмісту кремнію у сталі його додають у розплав у вигля­ді феросиліцію ФС45 або ФС75.

Для розкислення сталей використовують феросиліцій ФС45 і ФС75, а шлаків - ФС90 або ФС92.

35.Особливості та послідовність додавання в рідку сталь легувальних елементів та феросплавів

Легувальні елементи розділяють на такі, що не окислюються або майже не окислюються в умовах сталеплавильної ванни (Ni, Co, Cu, Mo, W), та такі, що окислюються(Cr, V, Ti, B, Al та ін.)

Періоди введення легувальних елементів у розплав:

нікель – можна додавати у металозавалку, у період розплавлення шихти, але його переважно вводять, після першого аналізу на нікель та в усіх випадках на початку кипіння ванни, щоб видалити водень, який вводиться в метал електролітичним нікелем;

мідь – також можна додавати у метало завалку або після розплавлення шихти і розкислення металу. Оскільки електролітична мідь містить значну кількість водню, то краще перед використанням переплавляти її з метою видалення водню;

молібден – вводять, переважно, у розплав після його дефосфорації. Інколи замість феромолібдену використовують молібдат кальцію CaOMoO3 . У процесі плавлення солі молібден майже повністю засвоюється металом. Найкраще вводити молібдат кальцію вдуванням струменем нейтрального газу;

хром - вводять у розплав після попереднього розкислення , якщо його менше 3%. За умови значного вмісту хрому його вводять безпосередньо у шихту при завантаженні печі;

ванадій. У сталях з ванадієм кисень поводить себе як і в залізохромистих сплавах: продуктом розкислення є шпінель FeO*V2O3, триоксид ванадію V2O3 та двооксид V2O2. Склад вкраплин залежить від вмісту у сталі ванадію;

Мінімальний вміст кисню у сталі досягається при наявності вметалі 0,1…1% титану. Оксид фаза при цьому складається із двооксиду титану, яка вмістить деяку кількість оксидів заліза. У процесі легування титаном останній швидко окислюється і дає великий розкид пданних щодо угару. З підвищенням температури сталі угар титану у всіх випадках збільшується. Значно менший угар титану має місце після глибокого розкислення сталі за схемою: феромарганець, феросиліцій і алюміній.

Феромарганець або марганець вводять у сталь в прожаренному стані після попереднього розкислення металлу та витримки його протягом 10 хв.