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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(xué)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(xué)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)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?zé)o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(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。分子式為SiC,其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)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(lán)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。
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(lán)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。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。
碳化硅的工業(yè)制法是用石英砂和石油焦在電阻爐內(nèi)煉制。煉得的碳化硅塊,經(jīng)破碎、酸堿洗、磁選和篩分或水選而制成各種粒度的產(chǎn)品。碳化硅有黑碳化硅和綠碳化硅兩個常用的基本品種,其韌性高于綠碳化硅,大多用于加工抗張強(qiáng)度低的材料,如玻璃、陶瓷、石材、耐火材料、鑄鐵和有色金屬。
碳化硅的使用成本較低,加入碳化硅顆??梢苑乐刮龀鎏蓟?,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; 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,對鑄鐵的化學(xué)成分影響甚小,對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,對其物理性能也有明顯的影響。