Klasifikáciazliatiny vápnika a kremíkaje založený na obsahu vápnika (Ca) a kremíka (Si) ako základných ukazovateľov. Bežné priemyselné druhy a rozsahy ich zloženia sú nasledovné (v súlade s normou GB/T 4701-2021 "Silicon Calcium Alloys"):
| Spoločné stupne | Rozsah obsahu vápnika (Ca). | Rozsah obsahu kremíka (Si). | Maximálny obsah nečistôt (Al+Fe). | Hlavné aplikačné oblasti |
|---|---|---|---|---|
| Ca31Si55 | 30%-35% | 50%-58% | Menej ako alebo rovné 8 % | Dezoxidácia a odsírenie pri výrobe ocele |
| Ca28Si60 | 25%-30% | 58%-65% | Menej ako alebo rovné 7 % | Očkovanie liatiny, doplnenie kremíka na výrobu ocele |
| Ca20Si65 | 18%-22% | 63%-68% | Menej ako alebo rovné 6 % | Odlievanie z hliníkovej zliatiny, obyčajná dezoxidácia ocele |
| Elektronická kvalita CaSi | Väčšie alebo rovné 30 % (Ca) | Väčšie alebo rovné 60 % (Si) | Celkové nečistoty menšie alebo rovné 0,1 % | Polovodičové materiály, elektronické súčiastky |
Poznámka: Niektoré špeciálne druhy môžu mať obsah nečistôt upravený podľa požiadaviek používateľa (napr. nízky-hliník Ca31Si55, Al Menej alebo rovný 1 %).
Rozdiely v aplikácii rôznych druhov zliatin vápnika a kremíka pri výrobe ocele
Zliatiny CaSi vykonávajú pri výrobe ocele hlavne funkcie dezoxidácie, odsírenia a zjemnenia zrna. Rôzne druhy vykazujú významné rozdiely v ich vhodných aplikáciách a účinkoch:
Dezoxidačný účinok: Vysoký-vápnik je lepší.
Vysoký-vápnik (napr. Ca31Si55):Ca má silnú afinitu k O. Pridaním 0,3 % - 0,5 % (hmotnostne roztavenej ocele) sa môže znížiť obsah kyslíka v roztavenej oceli z 80-100 ppm na 30-40 ppm. Účinnosť dezoxidácie je o 40% - 50% vyššia ako u bežnýchferosilícium. Je vhodný pre-kvalitné ocele (napr. ložisková oceľ, pružinová oceľ) a môže znížiť obsah oxidov (napr. Al₂O₃), čím sa zvyšuje únavová životnosť ocele.
Stredné-triedy vápnika (napr. Ca28Si60):Účinnosť dezoxidácie je o niečo nižšia ako Ca31Si55, ale kremík je možné pridať súčasne (zvýšenie obsahu Si v roztavenej oceli). Obsah vápnika: 0,1 %-0,2 %, vhodné pre ocele vyžadujúce úpravu obsahu kremíka (ako je nízkolegovaná vysokopevná oceľ), vyrovnávajúca dezoxidáciu a úpravu zloženia.
Účinok odsírenia: Obsah vápnika určuje kapacitu odsírenia.
Miera odsírenia Ca31Si55 môže dosiahnuť 60 %-70 % (zníženie obsahu síry v roztavenej oceli z 0,03 % na 0,009 % – 0,012 %). Vygenerované inklúzie CaS majú vysoký bod topenia (2450 stupňov) a nízku hustotu (2,58 g/cm³), vďaka čomu sa ľahko vznášajú a odstraňujú. Je vhodný pre ocele s prísnymi požiadavkami na obsah síry (ako je jadrová oceľ a nízkoteplotná kontajnerová oceľ).
Miera odsírenia Ca20Si65 je len 40%-50%, vhodná len pre obyčajnú uhlíkovú oceľ (povolený obsah síry menší alebo rovný 0,05%).
Zjemnenie zrna: Kvality s vysokým-vápnikom zlepšujú mechanické vlastnosti ocele.
Ca v Ca31Si55 podporuje tvorbu karbonitridov (ako je Nb(C,N)) z prvkov ako Nb a Ti v oceli, ktoré pôsobia ako jadro zjemňovania zrna. Tým sa zjemňuje veľkosť zŕn z 50 μm na 20{9}}30 μm, zvyšuje sa pevnosť v ťahu o 15 %-20 % a rázová húževnatosť o 25 % – 30 %, vďaka čomu je vhodný pre ocele s vysokou húževnatosťou (ako je oceľ odolná voči opotrebovaniu pre strojárske stroje).
Rozdiely v aplikácii rôznych tried SiCa zliatin v oblasti odlievania
V oblasti odlievania sa kremíkové-zliatiny vápnika používajú najmä ako očkovacie látky a regulátory zloženia. Výber tried musí zodpovedať typu odliatku a požiadavkám na výkon:
Očkovanie liatinou:-vysokotriedny kremík sa prispôsobuje požiadavkám na húževnatosť
Vysoko-kvalitné kremíky (napríklad Ca28Si60, Ca20Si65):Si je základným prvkom grafitizácie liatiny. Pridaním 0,2 % - 0,4 % (hmotn. roztaveného železa) sa môže zvýšiť rýchlosť sféroidizácie grafitu sivej liatiny zo 70 % na viac ako 90 % a rázová húževnatosť sa zvýši z 12 J/cm² na 18-22 J/cm². Je vhodný pre liatinové diely vyžadujúce vysokú húževnatosť (ako sú lôžka obrábacích strojov, brzdové kotúče automobilov);
Vysoká kvalita-vápnika (napríklad Ca31Si55):Efekt očkovania je slabší, ale môže zlepšiť tekutosť roztaveného železa (viskozita znížená o 15 %-20 %), čím sa zníži „neúplné naliatie“ tenkostenných liatinových dielov (hrúbka steny 3-5 mm). Vady, vhodné pre zložité konštrukčné odliatky (ako sú presné ventily).
Odlievanie z neželezných zliatin: Zodpovedajúce požiadavkám na zloženie podľa potreby
Odliatok z hliníkovej zliatiny:Ca20Si65 môže dopĺňať Si do hliníkových zliatin (zvyšuje pevnosť zliatiny), zatiaľ čo Ca môže neutralizovať škodlivé prvky, ako je Na a Li v hliníkových zliatinách (vytvára CaNa₂ a CaLi₂), zlepšuje „sklon k praskaniu za tepla“, vhodný na výrobu automobilových kolies z hliníkovej zliatiny;
Odliatok z horčíkovej zliatiny:Ca v Ca31Si55 dokáže zjemniť zrná horčíkovej zliatiny (od 100 μm do 40-50 μm), zlepšiť pevnosť pri vysokej teplote (pevnosť v ťahu pri 200 stupňoch sa zvýši o 30 %), vhodné pre komponenty zo zliatiny horčíka v leteckom priemysle.
Rozdiely v aplikácii rôznych druhov kremíkových vápenatých zliatin v špeciálnych oblastiach
Oblasť elektronických materiálov: Kľúčové sú stupne vysokej čistoty
Elektronické -kremíkové-zliatiny vápnika (napríklad Ca30Si60 s celkovým obsahom nečistôt menším alebo rovným 0,1 %) vyžadujú prísnu kontrolu obsahu B a P (menej alebo rovného 0,0001 %), aby sa predišlo ovplyvneniu elektrických vlastností polovodičových kremíkových doštičiek. Môžu sa použiť na prípravupolykryštalický kremík(prostredníctvom redukcie SiO₂ kremíkom-vápnikom), vďaka čomu sú vhodné na výrobu čipov. Bežné priemyselné druhy (ako Ca31Si55) nemôžu spĺňať požiadavky elektronického priemyslu z dôvodu nadmerne vysokých úrovní nečistôt.
Špeciálne zliatiny: Precízny dizajn zloženia
Výroba z nerezovej ocele:Pridanie Ca28Si60 zlepšuje odolnosť nehrdzavejúcej ocele proti korózii (rovnomernejší obsah Cr, vyhýbanie sa oblastiam s nedostatkom Cr-), čím sa predlžuje doba odolnosti nehrdzavejúcej ocele proti korózii soľným sprejom z 200 hodín na viac ako 350 hodín;
Výroba tepelne-zliatiny:Ca v Ca31Si55 zvyšuje odolnosť zliatiny proti vysokej-teplotnej oxidácii (vytvára hustý ochranný film CaO-Al₂O₃), čím znižuje rýchlosť oxidácie zliatiny odolnej voči teplu pri 1000 stupňoch o 50 %, vďaka čomu je vhodná na výrobu lopatiek plynových turbín.
Základné princípy výberu akostí zliatiny vápnika a kremíka
Uprednostnite „základné funkcie“:
Vyberte si vysoko{0}}triedy vápnika (Ca31Si55) pre aplikácie vyžadujúce silnú deoxidáciu/odsírenie a vysoké -triedy kremíka (Ca28Si60, Ca20Si65) pre aplikácie vyžadujúce očkovanie/doplnenie kremíka;
Zhoda podľa "Požiadaviek na čistotu materiálu":
Vyberte si triedy vysokej{0}}čistoty pre elektroniku a jadrovú energetiku a konvenčné triedy pre všeobecné priemyselné aplikácie;
Zostatok podľa "Nákladov na spracovanie":
Vysoko-triedy vápnika sú o 20 %-30 % drahšie ako vysoko-kvalitné kremíky. Pre aplikácie, ktoré nie sú kritické, je možné na zníženie nákladov použiť stredne vápenaté triedy (napríklad Ca28Si60).
