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碳化硅的使用成本較低,加入碳化硅顆粒可以防止析出碳化物,增加鐵素體量,減少白口,使鑄鐵組織致密,顯著提高加工性能并使切削面光潔; 特別是熔煉中,增加石墨核心,提高球鐵的石墨球數(shù),改善灰鐵的石墨形態(tài)等等都非常有益;碳化硅可以將有用的金屬氧化物被還原為金屬在鋼中被吸收,減少鋼水的損耗,提高產(chǎn)量。 經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)得出碳化硅在灰鑄鐵生產(chǎn)中已經(jīng)成為重要的材料。
一般碳化硅作為孕育劑的時(shí)候,碳化硅以碎粒狀隨著鐵水加入到燒包中,可以有效的起到薄壁鑄鐵件的孕育處理作用。鑄鐵使用碳化硅加入量很少,對(duì)鑄鐵的化學(xué)成分影響甚小,對(duì)其顯微組織的影響卻很大,因而能改善灰鑄鐵的力學(xué)性能,對(duì)其物理性能也有明顯的影響。熱熔融成型法,這種方法主要利用了產(chǎn)品的低熔點(diǎn)這一特性,通過特殊的冷凝方式將熔融碳化硅廢料冷凝結(jié)晶成符合要求的片狀、條狀、塊狀、半球狀等顆粒。
在煉鋼過程中,爐襯耐火磚受到侵蝕后,磚的脫碳層和反應(yīng)層發(fā)生結(jié)構(gòu)變化引起松弛。受熔融鋼水、爐渣、爐氣以及兌入鐵水和加入散料、廢鋼時(shí)的機(jī)械沖刷,使得碳化硅脫落并卷入鋼溶液中,形成非金屬夾雜。鋼材中的非金屬夾雜物與鋼材本身的性能有很大差別。
從力學(xué)角度分析,非金屬夾雜物的存在部位是鋼材的應(yīng)力集中點(diǎn),對(duì)鋼材的強(qiáng)度、剛度以及持久等力學(xué)性能都有很大影響。因此,非金屬夾雜是影響鋼材質(zhì)量的嚴(yán)重缺陷之一。構(gòu)成碳化硅的一些元素,直接溶解到鋼水中,使得熔池中的氧、碳及其他非金屬元素增加。在一定條件下,鋼水中非金屬元素之間相互反應(yīng)生成非金屬夾雜物。用電鍍辦法將碳化硅微粉涂敷于水輪機(jī)葉輪上,可大大提高葉輪的耐磨性。
綠碳化硅制成的磨具,多用于硬質(zhì)合金、鈦合金、光學(xué)玻璃的磨削,一起也用于缸套的珩磨。立方碳化硅磨具于微型軸承的超精磨。用電鍍辦法將碳化硅微粉涂敷于水輪機(jī)葉輪上,可大大提高葉輪的耐磨性;碳化硅的使用壽命、使用周期,與碳化硅自身性能及施工質(zhì)量有很大關(guān)系,特別是耐火澆注料,由于它是半成品材料,其使用效果與施工質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系更大,行業(yè)內(nèi)有稱“三分材料,七分施工”的說法。用機(jī)械壓力將立方體SiC200號(hào)磨粉與W28微粉壓入內(nèi)燃機(jī)的汽缸壁上,可延長缸體壽數(shù)一倍以上。
在電氣工業(yè)中,碳化硅可用做避雷器閥體、硅碳電熱元件、遠(yuǎn)紅外線發(fā)生器等。在電子工業(yè)中,如在工業(yè)碳化硅爐內(nèi)或在工業(yè)爐上用特別辦法培育出來大片完好的碳化硅單晶體,可作為發(fā)光二極管的基片;將原材料加入電阻爐中,原料在電阻爐中經(jīng)過2250℃以上高溫精煉制成碳化硅。高純碳化硅晶體是制造耐輻射高溫半導(dǎo)體的材料。碳化硅是少量禁帶寬度大(2.86eV)且具有P及n兩種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體資料之一。
碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需要加)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成。目前我國工業(yè)生產(chǎn)的碳化硅分為黑色碳化硅和綠色碳化硅兩種,均為六方晶體,比重為3.20~3.25,顯微硬度為2840~3320kg/mm2。
包括黑碳化硅和綠碳化硅,其中:綠碳化硅是以石油焦和硅石為主要原料,添加作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成。其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
常用的碳化硅磨料有兩種不同的晶體,一種是綠碳化硅,含SiC 97%以上,主要用于磨硬質(zhì)含金工具。另一種是黑碳化硅,有金屬光澤,含SiC 95%以上,強(qiáng)度比綠碳化硅大,但硬度較低,主要用于磨鑄鐵和非金屬材料。