Kuidas erinevad kaltsiumi räni klassid selle kasutamist mõjutavad?

Klassifikatsioonkaltsiumi räni sulamidpõhineb kaltsiumi (Ca) ja räni (Si) sisaldusel põhinäitajatena. Levinud tööstuslikud klassid ja nende koostise vahemikud on järgmised (vastavad standardile GB/T 4701-2021 "Silicon Calcium Alloys"):

Märkus. Mõnede eriklasside lisandite sisaldust võidakse kohandada vastavalt kasutaja nõudmistele (nt madala -alumiiniumisisaldusega Ca31Si55, Al Alla 1% või sellega võrdne).

CaSi sulamid täidavad terasetööstuses peamiselt deoksüdatsiooni, väävli eemaldamise ja tera rafineerimise funktsioone. Erinevad klassid näitavad olulisi erinevusi nende sobivates rakendustes ja mõjudes:

Deoksüdatsiooniefekt: kõrge{0}}kaltsiumisisaldus on parem.

 Kõrge{0}}kaltsiumisisaldusega (nt Ca31Si55):Ca-l on tugev afiinsus O suhtes. 0,3–0,5% (sulaterase massi järgi) lisamine võib vähendada sulaterase hapnikusisaldust 80–100 ppm-lt 30–40 ppm-ni. Deoksüdatsiooni efektiivsus on 40–50% kõrgem kui tavaliselferrosilitsium. See sobib kvaliteetsete-teraste (nt laagriteras, vedruteras) jaoks ja võib vähendada oksiidide sisaldust (nt Al₂O₃), parandades terase väsimuseaega.

 Keskmise -kaltsiumisisaldusega (nt Ca28Si60):Deoksüdatsiooni efektiivsus on veidi madalam kui Ca31Si55, kuid räni saab lisada samaaegselt (suurendab sulaterase Si sisaldust). Kaltsiumisisaldus: 0,1%-0,2%, sobib ränisisalduse reguleerimist vajavatele terastele (nagu madala{6}}legeeritud kõrgtugeva terase ja koostise tasakaalustamine.

Väävlitustamise efekt: kaltsiumisisaldus määrab väävlitustamise võime.

Ca31Si55 väävlitustamise määr võib ulatuda 60%-70%ni (vähendades sulaterase väävlisisaldust 0,03%-lt 0,009%-0,012%-le). Loodud CaS-i lisanditel on kõrge sulamistemperatuur (2450 kraadi) ja madal tihedus (2,58 g/cm³), mistõttu on neid lihtne hõljuda ja eemaldada. See sobib terastele, millel on ranged väävlisisalduse nõuded (nagu tuumaenergia teras ja madala temperatuuriga konteineriteras).

Ca20Si65 väävlitustamise määr on ainult 40–50%, sobib ainult tavalisele süsinikterasele (väävlisisaldus on lubatud 0,05% või vähem).

Terade rafineerimine: kõrge{0}}kaltsiumisisaldusega kvaliteet parandab terase mehaanilisi omadusi.

Ca31Si55-s sisalduv Ca soodustab karbonitriidide (nagu Nb(C,N)) moodustumist terases sisalduvatest elementidest nagu Nb ja Ti, toimides tera rafineerimise tuumana. See viimistleb tera suurust 50 μm-lt 20-30 μm-ni, suurendades tõmbetugevust 15%-20% ja löögitugevust 25% -30%, muutes selle sobivaks ülitugevate teraste jaoks (nt kulumiskindel teras masinaehituses).

Valamisel kasutatakse räni{0}}kaltsiumisulameid peamiselt inokulantide ja koostise reguleerijatena. Klasside valik peab vastama valamise tüübile ja jõudlusnõuetele:

Malmi inokulatsioon: kõrged{0}}räniklassid, mis kohanduvad vastupidavusnõuetega

 Kõrged-räniklassid (nt Ca28Si60, Ca20Si65):Si on malmi grafitiseerimise põhielement. 0,2–0,4% (sularaua massi järgi) lisamine võib suurendada hallmalmi grafiidi sferoidiseerumise määra 70%lt üle 90% ja suurendada löögitugevust 12J/cm²-lt 18-22J/cm²-le. See sobib kõrget sitkust nõudvatele malmist osadele (nt tööpinkide voodid, auto pidurikettad);
 Kõrge{0}}kaltsiumisisaldus (nt Ca31Si55):Inokulatsiooniefekt on nõrgem, kuid see võib parandada sularaua voolavust (viskoossus väheneb 15%-20%), vähendades õhukeseseinaliste malmdetailide (seina paksus 3-5 mm) "mittetäielikku valamist". Defektid, sobivad keerukate konstruktsioonivalandite jaoks (nt täppisventiilid).

Värviliste metallide sulamite valamine: koostise nõuete järgimine vastavalt vajadusele

 Alumiiniumsulamist valamine:Ca20Si65 võib lisada Si-d alumiiniumsulamitesse (suurendab sulami tugevust), samas kui Ca võib neutraliseerida alumiiniumsulamites olevaid kahjulikke elemente, nagu Na ja Li (tekitades CaNa₂ ja CaLi₂), parandades "kuumapragunemise tendentsi", mis sobib autode alumiiniumsulamist velgede tootmiseks;

 Magneesiumisulami valamine:Ca31Si55-s sisalduv Ca võib rafineerida magneesiumisulami terasid (100 μm kuni 40{4}}50 μm), parandades tugevust kõrgel temperatuuril (tõmbetugevus 200 kraadi juures suureneb 30%), mis sobib kosmosesõidukite magneesiumisulami komponentide jaoks.

Elektrooniliste materjalide valdkond: võtmetähtsusega on kõrge puhtusastmed

Elektroonilised -klassi räni-kaltsiumisulamid (nt Ca30Si60, mille lisandite kogusisaldus on kuni 0,1%) nõuavad B- ja P-sisalduse (vähem kui 0,0001%) ranget kontrolli, et vältida pooljuhträniplaatide elektriliste omaduste mõjutamist. Neid saab kasutada ettevalmistamisekspolükristalliline räni(SiO₂ redutseerimise kaudu räni{0}}kaltsiumiga), muutes need kiibi tootmiseks sobivaks. Tavalised tööstuslikud sordid (näiteks Ca31Si55) ei suuda täita elektroonikatööstuse nõudeid liiga kõrge lisanditaseme tõttu.

Erisulamid: täpne koostis

 Roostevaba terase tootmine:Ca28Si60 lisamine parandab roostevaba terase korrosioonikindlust (ühtlasem Cr-sisaldus, vältides Cr-puudulikke kohti), pikendades roostevaba terase soolapihustuskorrosioonikindluse aega 200 tunnilt üle 350 tunni;

 Kuumus{0}}kindlate sulamite tootmine:Ca31Si55-s sisalduv Ca suurendab sulami kõrget-temperatuuri oksüdatsioonikindlust (tekitades tiheda CaO-Al₂O3 kaitsekile), vähendades kuumuskindla sulami oksüdatsioonikiirust 1000 kraadi juures 50%, muutes selle sobivaks gaasiturbiini labade valmistamiseks.

Eelistage "põhifunktsioone":

Valige kõrge -kaltsiumisisaldusega (Ca31Si55) rakenduste jaoks, mis nõuavad tugevat deoksüdatsiooni/desulfureerimist, ja kõrge -räni klassi (Ca28Si60, Ca20Si65) rakenduste jaoks, mis nõuavad inokuleerimist/räni lisamist;

Matš vastavalt "Materjali puhtuse nõuetele":

Valige elektroonika- ja tuumaenergiarakenduste jaoks kõrge{0}}puhtusastmed ning üldiste tööstuslike rakenduste jaoks tavapärased.

Saldo vastavalt "Protsessikuludele":

Kõrge-kaltsiumisisaldusega klassid on 20%-30% kallimad kui kõrge-räni klassid. Mittekriitiliste rakenduste puhul saab kulude vähendamiseks kasutada keskmise kaltsiumisisaldusega klassi (nt Ca28Si60).