Ferrofosfor koosneb peamiselt rauast (Fe) ja fosforist (P), mille fosforisisaldus on 15%-25%. See ilmub tükkidena või graanulitena, sulamistemperatuuriga ligikaudu 1100–1200 kraadi ja tihedusega 7,2–7,5 g/cm³. Selle mõju terasele/valudele tuleneb kahest peamisest omadusest:
Fosfori piiratud tahke lahustuvus terases (ainult umbes 0,02% toatemperatuuril) ja liigne fosfor sadestub kergesti fosfiididena, nagu Fe3P;
Fosforil on tugev kalduvus eralduda, akumuleerudes kergesti terade piiridele, mis võib parandada jõudlust, kuid kujutab endast ka hapruse ohtu.
FeP eelised ja puudused terase valmistamisel ja selle rakenduspiirid
(1) Peamised eelised: täiustatud jõudlus ja protsesside optimeerimine
Parem tugevus ja kulumiskindlus:
Fosfori aatomid lahustuvad raudvõres, põhjustades võre moonutusi, takistades dislokatsiooni liikumist ja saavutades tahke lahuse tugevnemise. Sobib ülitugevate -ehitusterasvarraste ja kulumiskindlate mehaaniliste osade jaoks, kui lisamise kogust reguleeritakse 0,02%–0,04%, kulumiskindlus paraneb 20%–30%.
Täiendav deoksüdatsioon ja koostise reguleerimine:
Fosforil on madal hapnikuga reageerimise vaba energia ja seda saab kasutada täiendava deoksüdeerijana. Seda saab kasutada koos ferrosiliitsiumi ja ferromangaaniga, et veelgi vähendada sulaterase hapnikusisaldust. Teatud teraseklassides (nt ilmastikukindel teras) töötab fosfor sünergistlikult vase ja kroomiga, et parandada atmosfääri korrosioonikindlust.
Optimeeritud lõikejõudlus:
Sobiv kogus fosforit (0,03%-0,06%) võib parandada terase töödeldavust, muutes laastud kergemini purunevaks ja vähendades tööriista kulumist 15%-20%, muutes selle sobivaks automaatse treipingi töötlemisel kasutatavate teraste jaoks.
(2) Peamised riskid: murenemise ja protsessi ohud
Külma rabeduse tekitamine:
Fosfor eraldub terade piiridel, moodustades madala -sulamistemperatuuri-temperatuuriga Fe₃P, mis vähendab tera piiride sidumist ja suurendab terase hapra ülemineku temperatuuri. Kui fosforisisaldus ületab 0,04%, väheneb madala-süsinikterase löögitugevus järsult alla -20 kraadi, muutes selle äkiliseks purunemiseks ja sobimatuks madala temperatuuriga konteineriterase, sillaterase jms jaoks.
Keevitatavuse halvenemine:
Fosfor eraldub keevisõmbluses ja kuumus{0}}mõjutatud tsoonis, moodustades madala -sulamistemperatuuriga-vedeliku kile, mis põhjustab keevituspinge all kergesti kuumpragusid, vähendades keevisõmbluse läbilaskevõimet üle 95% alla 85%; kui fosforisisaldus ületab 0,03%, suureneb oluliselt vastuvõtlikkus kuumpragunemisele.
Plastilisuse vähendamine:
Kui fosforisisaldus ületab 0,05%, väheneb terase pikenemine 25%lt alla 15% ja pindala vähenemine 40%, mõjutades terase vormimis- ja töötlemisomadusi (nt painutamine ja stantsimine).
Ferrofosfori eelised, puudused ja kasutuspiirid valamisel
(1) Peamised eelised: parem sularaud ja valukvaliteet
Parem raua voolavus:
Fosfor vähendab sularaua pindpinevust, vähendades viskoossust 15–20%, muutes sulamal raual lihtsamaks keerukate vormiõõnsuste täitmise ja vähendades selliseid defekte nagu "ebapiisav täitmine" ja "külmkinnitus". Täppisvaluettevõtte andmed näitavad, et 0,02–0,03% fosfori (ferrofosfori kujul) lisamine suurendab valamise kvalifikatsiooni määra 88%-lt 95%-le.
Vähendatud valamisdefektid:
Fosfori lisamine rafineerib grafiiditerasid, mille tulemuseks on ühtlasem valustruktuur ning poorsus- ja kokkutõmbumisdefektide esinemissagedus väheneb 30%-40% võrra; see sobib tavaliste hallmalmist ja kõrgtugevast malmist valandite tootmiseks, parandades välimuse kvaliteeti ja mõõtmete täpsust.
(2) Peamised riskid: rabestumine ja jõudluse halvenemine
Vähendatud valutugevus:
Excessive phosphorus (>0,05%) suurendab valu haprust, vähendades löögikindlust 25% -35%, eriti madalatel temperatuuridel, mistõttu see ei sobi löögikoormusega valandite jaoks (nt mootoriplokid ja masinaosad).
Mõjutab sferoidisatsiooni:
Kõrgtugevas malmis üle 0,04% fosforisisaldus pärsib grafiidi sferoidiseerumist, vähendades sferoidiseerumise määra 90%-lt alla 70%, mis põhjustab valutugevuse kõikumisi ja suurenenud praagi määra.
Põhjustab kuumapragunemise ohtu:
Fosfori eraldumine moodustab valandite kuumades kohtades kergesti madala -sulamistemperatuuriga-faase, tekitades tahkumisel termilise pingega pragusid, mis suurendab kuumpragude tekkimise ohtu 20–25% keerukate konstruktsioonivalandite puhul.
Ferrofosfori kasutamise peamised kontrollistrateegiad
(1) Lisamise koguse täpne kontroll
| Rakenduse stsenaariumid | Maksimaalne lubatud fosforisisaldus | Soovitatavad fosfori- ja raualisandikogused | Kontrollimise põhieesmärgid |
| Madala-temperatuuriga konteineriteras, sillateras | 0,025% või vähem | Aktiivne lisamine on keelatud. | Vältige külma rabedust ja keevituspragusid. |
| Kõrgtugev-konstruktsiooniterasvardad, kulumiskindel-teras | 0,045% või vähem | 0.02%-0.04% | Tugevuse ja sitkuse tasakaalustamine |
| Tavaline hallmalm, lihtsad valandid | 0,06% või vähem | 0.02%-0.03% | Parandab voolavust ja vähendab tekkivaid defekte |
| Kõrgtugev malm, täppisvalandid | 0,04% või vähem | 0.01%-0.02% | Vältimaks sferoidiseerumiskiiruse ja sitkuse mõjutamist |
(2) Protsessi optimeerimise meetmed
Hajutatud lisamine:Granuleeritud ferrofosfor lisatakse sulametallile läbivoolu{0}}viisil, et vähendada kohalikku rikastumist ja segregatsiooni;
Elementide sünergia:Mangaani lisamine (Mn/P suurem kui 10 või sellega võrdne) võib pärssida fosfori terade segregatsiooni ja leevendada rabestumise ohtu;
Rafineerimine ja puhastamine:Väävlitustamine ja fosfori eemaldamine toimub LF-ahju räbu moodustamise teel, et tagada fosforisisalduse täpne vastavus standarditele.
(3) Keskkonna- ja ohutuskontroll
Ferrofosforisulami töötlemisel tekkiv tolm tuleb koguda läbi kottfiltrisüsteemi (tolmu kontsentratsioon on kontrollitud alla 10 mg/m³), et vältida sissehingamise ohtu;
Sulatamise käigus tekib väike kogus kahjulikke gaase nagu pH₃, mistõttu tuleb töökojas tagada hea ventilatsioon ja operaatorid peavad kandma respiraatoreid.
Eelised ja miinused ning valikupõhimõtted
FeP sulami väärtus seisneb selle "täpses kohandamises konkreetsete stsenaariumitega":stsenaariumides, kus nõutakse tugevust, kulumiskindlust ja voolavust, kuid sitkuse ja keevitatavuse nõuded ei ole kõrged (nt tavaline konstruktsiooniteras ja lihtsad valandid), võib asjakohane lisamine oluliselt parandada toote kvaliteeti ja tootmise efektiivsust.
Põhiriskid seisnevad "liigsuses ja mittevastavuses":Madala temperatuuri, löögikoormuse ja keevitustingimustega terase/valandite puhul peab ferrofosfori lisamine olema rangelt piiratud või keelatud.
Praktilise rakenduse võti:Määrake fosforisisalduse ülempiir vastavalt tootestandarditele, kasutage selle eeliseid täpse koostise ja protsessi optimeerimise kaudu ning vältige negatiivseid mõjusid, nagu rabestumine.
