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一般情況,鋼材中所含有的主要元素是鐵,微量的有益元素有碳元素、鉻元素、錳元素、鉬元素、鎳元素、硅元素、鎢元素、釩元素等,微量的有害元素主要是指磷元素、硫元素。而碳元素在鋼材中的作用是至關(guān)重要的,如果沒有含碳元素的鐵在化學中就稱為純鐵,他的硬度非常低,幾乎和見過的純銀一樣用牙齒輕輕一咬就是一個凹坑。
這樣的鐵也就稱不上是市面上的鋼材了,只有在化學實驗室才有可能用到這樣的純鐵。在市面上的不管是鋼板、型鋼、鋼管、造船鋼、橋梁鋼、軌道鋼還是球墨鑄鐵、灰鑄鐵等都是有一定的含碳量的,這樣鋼材就有了硬度有了韌性和強度。如果說鋼材是建筑行業(yè)的骨,那么碳元素就是鋼材中的骨。由此可見碳元素的重要性是所有元素無法替代的。
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。分子式為SiC,其硬度介于剛玉和金剛石之間,機械強度高于剛玉,可作為磨料和其他某些工業(yè)材料使用。
純碳化硅是無色透明的晶體。工業(yè)碳化硅因所含雜質(zhì)的種類和含量不同,而呈淺黃、綠、藍乃至黑色,透明度隨其純度不同而異。碳化硅晶體結(jié)構(gòu)分為六方或菱面體的α-SiC和立方體的β-SiC(稱立方碳化硅)α-SiC由于其晶體結(jié)構(gòu)中碳和硅原子的堆垛序列不同而構(gòu)成許多不同變體,已發(fā)現(xiàn)70余種。β-SiC于2100℃以上時轉(zhuǎn)變?yōu)棣?SiC。
電工,用作發(fā)熱元件、非線性電阻元件和高半導體材料。加熱元件如硅碳棒、非線性電阻元件、各種避雷針閥板等。耐火材料和耐腐蝕材料,主要是因為碳化硅具有高熔點、化學惰性和耐熱振寺,所以碳化硅可用于磨削工具,用于陶瓷工業(yè)窯爐點火棚板、鋅冶煉行業(yè)垂直蒸餾爐缸金剛砂磚,鋁電解槽線、坩堝、小爐材料如各種碳化硅陶瓷產(chǎn)品。
磨料,由于碳化硅的高硬度、化學穩(wěn)定性和韌性。可加工玻璃、陶瓷、石材、鑄鐵及部分有色金屬、碳化物、鈦合金、高速鋼工具及砂輪。所以碳化硅可以用來制造硬質(zhì)合金磨料,涂層磨料和自由磨料。金屬氧化物反應生成和硅渣。因此碳化硅可作為冶煉鋼鐵的凈化劑,即煉鋼的脫氧劑和鑄鐵的結(jié)構(gòu)改進劑。
碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用品種,都屬α-SiC。①黑碳化硅含SiC約98。5%,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬等。②綠碳化硅含SiC99%以上,自銳性好,大多用于加工硬質(zhì)合金、鈦合金和光學玻璃,也用于研磨汽缸套和精磨高速具。
此外還有立方碳化硅,它是以特殊工藝制取的黃綠色晶體,用以制作的磨具適于軸承的超精加工,可使表面粗糙度從Ra32~0。16微米一次加工到Ra0。04~0。02微米。碳化硅由于化學性能穩(wěn)定、導熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好,除作磨料用外,還有很多其他用途。