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金屬硅成分主要是硅,因此和硅具有相類似的性質(zhì)。硅有無(wú)定形硅和晶形硅兩種同素異形體。無(wú)定形硅是灰黑色粉末,實(shí)際上也是一種微晶體。
晶形硅具有金剛石的晶體結(jié)構(gòu)和半導(dǎo)體性質(zhì) , 熔點(diǎn) 1410℃ , 沸點(diǎn) 2355℃ ,密度2.32~2.34克/厘米3,莫氏硬度 7,性脆 。金屬硅是由石英和焦炭在電熱爐內(nèi)冶煉成的產(chǎn)品,主成分硅元素的含量在98%左右(近年來(lái),含Si量99。無(wú)定形硅化學(xué)性質(zhì)活潑,在氧氣中能劇烈燃燒。它在高溫下與鹵素、氮、碳等非金屬發(fā)生反應(yīng),也能與鎂、鈣、鐵等金屬作用,生成硅化物。
晶形硅比較不活潑,即使在高溫下也不與氧氣化合,它也不溶于任何一種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸。
合金元素硅是一種非常重要的金屬元素,在許多合金材料生產(chǎn)的時(shí)候都需要加合金元素硅,合金元素硅的使用可以改變合金材料中的性能,讓許多合金材料性能更加優(yōu)越和穩(wěn)定。
因此人們非常重視合金元素硅的使用,作為合金材料添加劑,硅合金元素使用也是非常有研究意義。
合金元素硅提高鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度,其作用較錳、鎳、鉻、鎢、鋁、釩等更強(qiáng);提高鋼的屈服強(qiáng)度和屈強(qiáng)比,并提高疲勞強(qiáng)度。此外硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過3%時(shí),鋼的塑性和韌性顯著降低。
硅含量在8%-12%之間的鋁合金是一個(gè)過渡區(qū)間,既可以使用通常硬質(zhì)合金,也可以 使用金剛石刀具。但 使用硬質(zhì)合金應(yīng)運(yùn)用經(jīng)PVD(物理鍍層)方法、不含鋁元素的、膜層厚度較小的刀具。
由于PVD方法和小的膜層厚度使刀具堅(jiān)持較尖利的切削刃變成可以(否則為防止膜層在刃口處異常長(zhǎng)大需求對(duì)刃口進(jìn)行滿足的鈍化,切鋁合金就會(huì)不行尖利),而膜層材料含鋁可以使刀片膜層與工件材料發(fā)生親合作用而損壞膜層與刀具基體的聯(lián)絡(luò)。用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維,激光在玻璃纖維的通路里,無(wú)數(shù)次的全反射向前傳輸,代替了笨重的電纜。由于其時(shí)的超硬鍍層多為鋁、氮、鈦三者的化合物,可以會(huì)因硬質(zhì)合金基體隨膜層墜落時(shí)少數(shù)墜落構(gòu)成崩刃。
生產(chǎn)硅錳合金的工藝與生產(chǎn)碳素錳鐵基本相同,但在爐況的掌握上比生產(chǎn)碳素錳鐵要難些。為此在操作上更要求做到精心細(xì)致,正確的判斷爐況和及時(shí)處理。
正常爐況的標(biāo)志是電極插入深度合適,爐料均勻下沉,爐口冒火均勻,成分穩(wěn)定和各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)良好。
準(zhǔn)確的配料比是保證得到正常爐況的關(guān)鍵。配料比中的主要問題是配碳量問題。
當(dāng)爐料中還原劑過多時(shí),爐料導(dǎo)電性增強(qiáng),電流上漲電極上抬,坩堝縮小,疵火塌料現(xiàn)象增多,爐口的外觀和煉硅鐵時(shí)的還原劑過多時(shí)有些相同,由于爐料中有過多的還原劑,二氧化硅還原較多因而合金中硅高。