中间铁合金是铁与一种或几种元素组成的中间合金,主要用于钢铁冶炼。中间合金是以一种金属为基体,将一种或者几种单质加入其中,以解决该单质易烧损、高熔点不易熔入、密度大易偏析等问题或者用来改善合金性能的特种合金,是一种添加型的功能材料。

冶铁历史用坩埚冶炼低品位铁合金是1860年左右开始的。后来发展了用高炉炼锰铁和含硅12%以下的硅铁。1890~1910年间在法国开始用电弧炉生产铁合金。穆瓦桑(H.Moissan)曾用电弧炉对难还原元素进行系统试验,埃鲁(P.L.T.Hroult)应用于工业生产,当时都用焦炭和木炭作还原剂还原有关矿石,产品大多是高碳的。1920年以后,为了满足优质钢和不锈钢发展的需要,开始生产低碳铁合金的新阶段。一方面,在戈尔德施米特(K.Goldschmidt) 1898年提出的铝热法制取金属的工艺基础上,发展出用铝热法冶炼一些不含碳的铁合金和纯金属;另一方面研制出在电炉中氧化含硅合金的脱硅精炼法。由于铝热法生产费用太高,脱硅精炼法得到了较多的应用。直到现在中碳、低碳、微碳铬铁,中碳、低碳锰铁,金属锰大多仍用此法精炼。精炼铬铁的热兑法即把液态的矿石、石灰熔体与硅铬合金,通过热兑混合加速反应,是脱硅精炼法的进一步发展。此外也用电解法生产纯净的合金添加剂(如金属锰),并采用真空脱碳法生产含碳极低的超微碳铬铁。近年还发展出应用纯氧吹炼法精炼铬铁、锰铁的方法。1

铁合金的定义与用途定义:一种或一种以上的金属元素与铁组成的合金。例如硅铁,锰铁等。

用途:

(1)生产上的脱氧剂。在炼钢生产中,特别是转炉炼钢时,向生铁水(含碳4﹪左右)吹氧降碳并除去铁水中的磷、硫得有害杂质时,使铁水转化为钢水(含碳小于2﹪左右叫钢水)的过程中会存在过氧化现象,钢水含过量的氧。因此,在炼钢过程(出钢水过程)中需添加一定量的与氧亲和力强的活泼元素,这个过程叫脱氧。所用的铁合金叫脱氧剂。常用元素有Si、Ca、Ba、Al等,所用脱氧剂常有硅钙、硅钙钡、硅钡、硅钡铝、硅铝、硅铝锰等铁合金。

(2)炼钢生产上的合金剂。合金钢中合金元素,是用加入铁合金的方法实现的。用于调整钢中合金元素的铁合金叫炼钢的合金剂。常用的元素有Si、Mn、Cr、W、V、Ti、Nb、Ni、Al等,常用的合金有:硅铁,硅锰,锰铁,铬铁,硅铬,钨铁,钒铁,钛铁,镍铁,铌铁,铝锰铁等。2

(3)铸造的孕育剂,球化剂。在铸造过程中,在浇注前加入一些含有适量Re(稀土元素的总称)、Mg、Ca、Ba、Si等元素的铁合金,这些元素能使铸铁水中的碳尽快石墨化并均匀分散,同时兼有去气脱硫、磷的作用。提高铸件的机械强度及韧性。常用的铁合金有稀土硅钙镁及稀土硅铁、硅镁铁(即球化剂),低钡钙硅铁(即孕育剂)等。

(4)做还原剂。例如硅铁可做为钼铁、钒铁、钨铁的还原剂,硅锰、硅铬可做为中低碳锰铁、中低碳铬铁的还原剂。

(5)制造其他合金的原料(中间合金)。3金属铝、金属钙、金属镁和硅铁,硅锰,硅钡可在感应炉中重熔成硅锰铝、硅钙铝、硅钙钡铝,硅钙钡镁等多种复合脱氧剂。硅铁、高硅锰及富锰矿(预热后脱水及提高入炉温度后)入电弧炉内生产中低碳锰铁等。

中间合金的特点(1)以一种金属为基体,其含量一般大于或等于50%,如铝、铜、铁等。

(2)拟加入的单质一般有易烧损,熔点高,密度大易偏析等不宜直接添加的问题。

(3)中间合金是一种添加型的功能合金材料,不像铸造铝合金、变形铝合金、铜合金、钢铁等直接用于铸件的生产。

中间合金与拟加入的单质相比,一般具有更低的熔点、更快的溶解速度、更稳定的实收率、更强的改善合金性能的能力,因此,中间合金可用于合金生产过程中元素的准确添加及成分调整、细化晶粒、变质处理、净化处理、脱氧脱硫处理、固溶硬化等,在铝及铝合金、铜合金、钢铁等行业有着广泛的应用。

本词条内容贡献者为:

宋春霖 - 副教授 - 江南大学