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金屬硅又稱(chēng)結(jié)晶硅或工業(yè)硅,其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑,是二十世紀(jì)六十年代中期出現(xiàn)的一個(gè)商品名稱(chēng)。它的出現(xiàn)與半導(dǎo)體行業(yè)的興起有關(guān)。
目前,是把商品硅分成金屬硅和半導(dǎo)體硅。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,其余雜質(zhì)為鐵、鋁、鈣等。
金屬硅價(jià)格昂貴。工業(yè)上,金屬硅通常是在電爐中由碳還原二氧化硅而制得。再將它融化后重結(jié)晶,用酸除去雜質(zhì),得到純度為99.7-99.8%的金屬硅。
合金元素硅對(duì)鋼的顯微組織及熱處理的影響,作為鋼中的合金元素,其質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般不低于0.4%,以固溶體形態(tài)存在于鐵素體或奧氏體中,能夠縮小奧氏體相區(qū)。
合金元素硅提高退火、正火和淬火溫度,在亞共析鋼中提高淬透性。硅不形成碳化物,可強(qiáng)烈地促進(jìn)碳的石墨化,在硅含量較高的中碳鋼和高碳鋼中,如不含有強(qiáng)碳化物形成元素,易在一定溫度下發(fā)生石墨化。在滲碳鋼中,硅能夠減小滲碳層厚度和碳的濃度。硅對(duì)鋼液有良好的脫氧作用。硅油是一種油狀物,其粘度受溫度的影響很小,用于生產(chǎn)潤(rùn)滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等,還可加工成無(wú)色透明的液體,作為防水劑噴涂在建筑物表面。
硅含量在8%-12%之間的鋁合金是一個(gè)過(guò)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(mǎn)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)。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。在相同條件下使用錳或硅單獨(dú)脫氧,其燒損率分別是46%和37%,而用硅錳合金脫氧,二者燒損率者是29%。
生產(chǎn)中可根據(jù)渣量和渣的流動(dòng)性來(lái)判斷爐渣堿度,正常冶煉時(shí),每爐的渣量和鐵量在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。若出渣過(guò)多,出鐵較少,說(shuō)明堿度高;若渣量少,流不出來(lái),出鐵口掛渣,說(shuō)明堿度低。
爐渣的流動(dòng)性和堿度直接相關(guān),渣稀,堿度就高、渣粘、堿度就低。二氧化硅是較難還原的氧化物,它的還原程度與還原劑的用量特別是與爐溫有關(guān)。因此,冶煉硅含量較高的硅錳合金除適當(dāng)增加還原劑的用量外,關(guān)鍵是怎樣提高爐內(nèi)的溫度。