Razvrstitevkalcijeve silicijeve zlitinetemelji na vsebnosti kalcija (Ca) in silicija (Si) kot ključnih indikatorjev. Običajni industrijski razredi in razponi njihove sestave so naslednji (skladno s standardom GB/T 4701-2021 "silicijeve kalcijeve zlitine"):
| Skupne ocene | Razpon vsebnosti kalcija (Ca). | Razpon vsebnosti silicija (Si). | Največja vsebnost nečistoč (Al+Fe). | Glavna področja uporabe |
|---|---|---|---|---|
| Ca31Si55 | 30%-35% | 50%-58% | Manj ali enako 8 % | Dezoksidacija in razžveplanje pri proizvodnji jekla |
| Ca28Si60 | 25%-30% | 58%-65% | Manj ali enako 7 % | Inokulacija litega železa, dodatek silicija za proizvodnjo jekla |
| Ca20Si65 | 18%-22% | 63%-68% | Manj ali enako 6 % | Ulivanje aluminijeve zlitine, navadna deoksidacija jekla |
| Elektronski razred CaSi | Večji ali enak 30 % (Ca) | Večji ali enak 60 % (Si) | Skupne nečistoče Manjše ali enako 0,1 % | Polprevodniški materiali, elektronske komponente |
Opomba: Vsebnost nečistoč nekaterih posebnih razredov je lahko prilagojena glede na zahteve uporabnika (npr. nizko-aluminij Ca31Si55, Al manj kot ali enako 1 %).
Razlike pri uporabi različnih stopenj kalcijevih silicijevih zlitin pri izdelavi jekla
Zlitine CaSi v glavnem opravljajo funkcije deoksidacije, razžveplanja in rafiniranja zrn pri izdelavi jekla. Različne stopnje kažejo pomembne razlike v primerni uporabi in učinkih:
Učinek deoksidacije: visoke{0}}kalcijeve stopnje so boljše.
Visoke-stopnje kalcija (npr. Ca31Si55):Ca ima močno afiniteto za O. Dodajanje 0,3 %-0,5 % (mase staljenega jekla) lahko zmanjša vsebnost kisika v staljenem jeklu z 80-100 ppm na 30-40 ppm. Učinkovitost deoksidacije je 40%-50% višja od običajneferosilicij. Primeren je za visoko{1}}kakovostna jekla (npr. ležajno jeklo, vzmetno jeklo) in lahko zmanjša vključke oksidov (npr. Al₂O₃), kar izboljša življenjsko dobo jekla ob utrujenosti.
Srednje{0}}stopnje kalcija (npr. Ca28Si60):Učinkovitost dezoksidacije je nekoliko nižja od Ca31Si55, vendar je silicij mogoče dodati sočasno (povečanje vsebnosti Si v staljenem jeklu). Vsebnost kalcija: 0,1 %-0,2 %, primerno za jekla, ki zahtevajo prilagoditev vsebnosti silicija (kot je nizko-legirano jeklo visoke trdnosti), uravnoteženje deoksidacije in prilagoditev sestave.
Učinek razžveplanja: vsebnost kalcija določa zmogljivost razžveplanja.
Stopnja razžveplanja Ca31Si55 lahko doseže 60 %-70 % (zmanjšanje vsebnosti žvepla v staljenem jeklu z 0,03 % na 0,009 %-0,012 %). Ustvarjeni vključki CaS imajo visoko tališče (2450 stopinj) in nizko gostoto (2,58 g/cm³), zaradi česar jih je enostavno plavati in odstraniti. Primeren je za jekla s strogimi zahtevami glede vsebnosti žvepla (kot je jeklo za jedrsko energijo in nizkotemperaturno jeklo za vsebnike).
Stopnja razžveplanja Ca20Si65 je samo 40%-50%, primerna samo za navadno ogljikovo jeklo (dovoljena vsebnost žvepla manj kot ali enaka 0,05%).
Rafiniranost zrn: Visok{0}}stopnje kalcija izboljšajo mehanske lastnosti jekla.
Ca v Ca31Si55 spodbuja tvorbo karbonitridov (kot je Nb(C,N)) iz elementov, kot sta Nb in Ti v jeklu, ki delujejo kot jedro za rafiniranje zrn. To izboljša velikost zrn s 50 μm na 20-30 μm, poveča natezno trdnost za 15 %-20 % in udarno žilavost za 25 %-30 %, zaradi česar je primerno za jekla z visoko žilavostjo (kot je jeklo, odporno proti obrabi, za inženirske stroje).
Razlike pri uporabi različnih stopenj SiCa zlitin na področju litja
Na področju litja se silicijeve-kalcijeve zlitine uporabljajo predvsem kot cepiva in regulatorji sestave. Izbira razredov mora ustrezati vrsti ulitkov in zahtevam glede zmogljivosti:
Inokulacija iz litega železa: visoke-silicijeve stopnje se prilagajajo zahtevam glede žilavosti
Visoke stopnje-silicija (kot je Ca28Si60, Ca20Si65):Si je osnovni element za grafitizacijo litega železa. Dodajanje 0,2 %-0,4 % (glede na maso staljenega železa) lahko poveča stopnjo sferoidizacije grafita sive litine s 70 % na več kot 90 % in poveča udarno žilavost z 12J/cm² na 18-22J/cm². Primeren je za dele iz litega železa, ki zahtevajo visoko žilavost (kot so postelje obdelovalnih strojev, avtomobilski zavorni koluti);
Visoke{0}}stopnje kalcija (kot je Ca31Si55):Učinek cepljenja je šibkejši, vendar lahko izboljša fluidnost staljenega železa (viskoznost se zmanjša za 15%-20%), kar zmanjša "nepopolno ulivanje" tankostenskih litoželeznih delov (debelina stene 3-5 mm). Napake, primerne za kompleksne strukturne ulitke (kot so natančni ventili).
Ulivanje ne{0}}železnih zlitin: ujemanje zahtev glede sestave po potrebi
Litje aluminijeve zlitine:Ca20Si65 lahko dopolni Si v aluminijevih zlitinah (poveča trdnost zlitin), medtem ko Ca lahko nevtralizira škodljive elemente, kot sta Na in Li v aluminijevih zlitinah (ustvari CaNa₂ in CaLi₂), izboljša "nagnjenost k vročemu razpokanju", primerno za proizvodnjo avtomobilskih platišč iz aluminijeve zlitine;
Ulivanje magnezijeve zlitine:Ca v Ca31Si55 lahko prečisti zrna magnezijeve zlitine (od 100 μm do 40-50 μm), izboljša visokotemperaturno trdnost (natezna trdnost pri 200 stopinjah se poveča za 30 %), primerno za komponente magnezijeve zlitine v vesolju.
Razlike pri uporabi različnih razredov silicijevih kalcijevih zlitin na posebnih področjih
Področje elektronskih materialov: stopnje visoke čistosti so ključne
Elektronske{0}}silicijeve-kalcijeve zlitine (kot je Ca30Si60, s skupno vsebnostjo nečistoč manj kot ali enako 0,1 %) zahtevajo strog nadzor vsebnosti B in P (manj kot ali enako 0,0001 %), da ne bi vplivali na električne lastnosti polprevodniških silicijevih rezin. Uporabljajo se lahko za pripravopolikristalni silicij(z redukcijo SiO₂ s silicijem-kalcijem), zaradi česar so primerni za proizvodnjo čipov. Običajne industrijske vrste (kot je Ca31Si55) ne morejo izpolniti zahtev elektronske industrije zaradi previsokih ravni nečistoč.
Posebne zlitine: natančna sestava
Proizvodnja nerjavečega jekla:Dodajanje Ca28Si60 izboljša korozijsko odpornost nerjavečega jekla (enakomernejša vsebnost Cr, izogibanje območjem s pomanjkanjem Cr-), podaljšanje časa odpornosti nerjavnega jekla na korozijo s slano prho z 200 ur na več kot 350 ur;
Proizvodnja-zlitin, odpornih na vročino:Ca v Ca31Si55 poveča visoko{2}}temperaturno odpornost zlitine na oksidacijo (ustvari gost CaO-Al₂O₃ zaščitni film), zmanjša stopnjo oksidacije toplotno-odporne zlitine pri 1000 stopinjah za 50 %, zaradi česar je primerna za izdelavo lopatic plinskih turbin.
Osnovna načela za izbiro razredov kalcijeve silicijeve zlitine
Dajte prednost "Osnovnim funkcijam":
Izberite visoke{0}}stopnje kalcija (Ca31Si55) za aplikacije, ki zahtevajo močno deoksidacijo/razžveplanje, in visoke{3}}silicijeve stopnje (Ca28Si60, Ca20Si65) za aplikacije, ki zahtevajo inokulacijo/dodatek silicija;
Ujemanje v skladu z "Zahtevami glede čistosti materiala":
Izberite visoko{0}}stopnje čistosti za uporabo v elektroniki in jedrski energiji ter običajne stopnje za splošno industrijsko uporabo;
Bilanca glede na "stroške procesa":
Razredi z visoko-kalcijem so 20 %-30 % dražje kot z visoko-silicijem. Za ne-kritične aplikacije je mogoče za znižanje stroškov uporabiti srednje vsebnost kalcija (kot je Ca28Si60).
