搅拌摩擦加工铸态铝铁合金组织和性能研究
2018-12-27 16:26:15
搅拌摩擦加工(FSP)是在搅拌摩擦焊接(FSW)基础上发展起来的一种新型有效的加工技术，可用于材料微观组织改性和新型材料制备。加工过程中，利用高速旋转搅拌头的搅拌和摩擦作用，使加工区材料混合破碎，并发生剧烈塑性变形和热机循环作用，实现微观结构的细化、致密化和均匀化。
FSP可破碎粗大枝晶组织和第二相，溶解沉淀相，消除铸态缺陷，显著改善金属材料的性能。铝铁合金具有质轻、耐热性好和抗腐蚀等诸多优良性能，在航天航空领域有着广泛的应用前景。普通熔铸铝铁合金中，铁在铝中的固溶度很低，主要生成Al3Fe等金属间化合物。
Al3Fe呈针状或片状，严重割裂基体，成为应力集中源，显著降低铝铁合金的力学性能。控制和改善含铁相的形态、大小和分布，能使铝铁合金成为实用的结构材料，提高合金性能和实际应用价值。因此，寻求有效的加工细化方法成为解决问题的关键。目前采用高压扭转和等径弯曲等强塑性变形方法能显著细化组织和Al3Fe金属间化合物，增加铁原子在铝基体中的固溶度，提高该合金的力学性能。不过这些方法加工工序复杂，而且得到的试样尺寸较小，因而在实际应用中受到限制。
FSP能有效的细化合金组织，适合连续加工制备大面积的块状材料，是一种很有潜力的材料细化方法。因此，本文采用FSP对普通熔铸方法制备出的铝铁合金进行3道次往复加工，研究3道次加工后铝铁合金组织和性能的变化。
实验用99.9%工业纯铝和Al-20Fe中间合金为原材料，配制含铁3%(质量分数)的Al-3%Fe合金。合金在箱式电阻炉中用石墨坩埚熔炼，经除气和精炼后，于820℃在铜模中浇注成100mm×80mm×5mm板坯试样。FSP实验在改造的X5032型立式升降台铣床上进行。搅拌头材料为W18Cr4V，轴肩直径为16mm，搅拌针直径为5mm，高度为3.8mm。搅拌头旋转速度为1180r/min，焊接速度为47.5mm/min。对铸态合金进行3道次往复FSP。
合金铸态组织存在大量针状Al3Fe相，尺寸约为20～50μm。经搅拌摩擦加工后，针状Al3Fe相被破碎成长度小于1μm的粒状，弥散均匀分布在铝基体中。铸态组织转变为低位错密度的再结晶晶粒，基体中存在细小的含铁亚稳相。搅拌摩擦加工后，加工区的显微硬度较铸态区降低，但分布较均匀。加工区合金的抗拉强度稍微下降，延伸率显著增大。搅拌摩擦加工前后，合金拉伸断口呈现出微孔聚合韧性断裂特征。加工前，韧窝呈抛物线状的撕裂韧窝，韧窝尺寸较小而且较浅，而加工后的韧窝形貌呈等轴状。
铁合金的生产方法
2019-01-04 11:57:12
铁合金的种类繁多，生产方法各异，但归纳起来主要有以下五种： （1）高炉法高炉冶炼铁合金与高炉冶炼生铁相似，是利用高炉的高温及还原性气氛使合金矿石还原制成铁合金的。在高炉中生产的铁合金主要是高碳锰铁。此外，用高炉还可冶炼低硅硅铁（Si约10%）与镜铁，前者供铸造使用。用高炉冶炼铁合金，劳动生产率高，成本低。但因高炉内氧化带的存在，高熔点或难还原的氧化物不能还原，所以其它一些铁合金不能用高炉冶炼，只能用电炉生产。
（2）电热法电热法是铁合金生产的主要方法。由于碳的还原能力随着温度的升高而增强，故很多难还原的氧化物如：CaO、Al2O3、稀土氧化物等都可以在还原电炉中还原出来。在还原电炉内以电能为热源，用碳作还原剂，还原矿石生产铁合金。此法的缺点是许多金属极易和碳生成碳化物，故用碳作还原剂生产的合金（除硅质外）含碳都很高。为了得到低碳合金，就不能用碳作还原剂，而只能用低碳硅质合金作还原剂。因此低碳铁合金不能用电热法，而只能用电硅热法。 （3）电硅热法此法是在电炉内用硅（如硅铁或中间产品硅锰或硅铬合金）还原矿石、氧化物或炉渣，并以石灰作熔剂生产铁合金。因此获得的产品含碳量较低。目前，用这种方法生产微碳铬铁、中低碳铬铁、中低碳锰铁、钒铁和稀土硅合金等。成品的含碳量主要取决于原料的含碳量。用电硅热法生产铁合金时，电极会使合金增碳，故生产含碳量极低或纯的金属，不能使用电炉。熔点很高而不能从炉内流出的铁合金也不能用电炉生产，而只能用炉外法（也称金属热法）。
（4）金属热法金属热法是用还原反应产生的化学热加热合金与炉渣，并使反应自动进行。这种方法又叫“炉外法”。此法常用的还原剂有铝、硅铁（75%Si)、铝镁合金等。得到的铁合金或纯金属含碳量极低。目前用这种方法生产钛铁、钼铁、硼铁、铌铁、高钨铁、高钒铁与金属铬等。 （5）转炉法此法是将液态的高碳合金（如高碳铬铁）兑入转炉，吹氧脱碳，得到中低碳合金。铁合金的种类虽多，但99%的铁合金是用上述五种方法生产的。
铁合金产品产量的统计---电炉铁合金产量
2019-01-25 15:50:16
（一）实物产量
实物产量是指在特定时期内电炉生产的该产品经检验合格后检斤的实际重量。
例如：75％硅铁的实物产量为含Si在72％～80％的合格产品实际重量。
（二）标准量
实物量按所含主要元素换算成规定标准成分的产品产量，称为标准量。其计算公式为：
标准吨 = 产品主要元素实际万分（%）×产品实物量（吨）
产品含主要元素的标准成分（％）
【例1】 75％硅铁标准成分规定为75％，现有含硅73.5％的硅铁实物量100吨，其标准量为：
73.5%×100吨=98吨
75 ％
【例2】锰硅合金的标准成分规定Mn＋Si= 82％，现有含Mn63.3％、Si14.6％的锰硅合金实物量4.564吨，其标准量为：
（63.3%+14.6%)×4.564(吨）=4.336吨
82 ％
计算说明： （1）标准量要以每炉铁合金产品计算。
（2）产品化学成分小数点保留位数，以产品标准中的位数为准。
（3）企业上报的产品产量，一律以“吨”为单位，不保留小数（但计算工业总产值时，则计算到千克）。
铜铁合金
2017-06-06 17:50:00
铜铁合金（SB02）是少量加入稀土可以细化铜铁合金，铜和铁的融化温度相差不大，都在1200度左右，它们完全可以相容。低合金化铜合金具有高导电性的特性。它们没有青铜的弹性高，但是与纯铜相比，其硬度要大得多。在过去十年里，SB02(C19400)材料凭借于它的高导电性和合理的价格，对于引线框架的重要性日益增强，同时，也在世界范围内成为了引线框架应用中最常用的铜合金材料。元件的小型化和高密度的包装要求，使得高导电性材料变得越来越重要。因此，有时也被应用于汽车电器中特殊的电气连接件、中央保险和接口盒。
硅铁合金
2017-06-06 17:50:00
硅铁合金就是铁和硅组成的铁合金。 硅铁是以焦炭、钢屑、石英(或硅石)为原料，用电炉冶炼制成的铁硅合金。由于硅和氧很容易化合成二氧化硅，所以硅铁常用于炼钢时作脱氧剂，同时由于SiO2生成时放出大量的热，在脱氧的同时，对提高钢水温度也是有利的。同时，硅铁还可作为合金元素加入剂，广泛应用于低合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢及电工硅钢之中，硅铁在铁合金生产及化学工业中，常用作还原剂。硅铁牌号和化学成份 牌号 化学成分 Si Al Ca Mn Cr P S C 范围 不大于 FeSi75AI1.0-b 72.0-80.0 1 1 0.5 0.5 0.04 0.02 0.2 FeSi75AI1.5-b 72.0-80.0 1.5 1 0.5 0.5 0.04 0.02 0.2硅铁合金应用硅铁在钢工业、铸造工业及其他工业生产中被广泛应用。 硅铁是炼钢工业中必不可少的脱氧剂。炬钢中，硅铁用于沉淀脱氧和扩散脱氧。砖坯铁还作为合金剂用于炼钢中。钢中添加一定数量的硅，能显著提高钢的强度、硬度和弹性，提高钢的磁导率，降低变压器钢的磁滞损耗。一般钢中含硅0.15%-0.35%，结构钢中含硅0.40%～1.75%，工具钢中含硅0.30%～1.80%，弹簧钢中含硅0.40%～2.80%，不锈耐酸钢中含硅3.40%～4.00%，耐热钢中含硅1.00%～3.00%，硅钢中含硅2%～3%或更高。高硅硅铁或硅质合金在铁合金工业中用作生产低碳铁合金的还原剂。硅铁加入铸铁中可作球墨铸铁的孕育剂，且能阻止碳化物形成，促进石墨的析出和球化，改善铸铁性能。 此外，硅铁粉在选矿工业中可作悬浮相使用，在焊条制造业中作焊条的涂料；高硅硅铁在电气工业中可用制备半导体纯硅，在化学工业中可用于制造硅酮等。 在炼钢工业中，每生产一吨钢大约消耗3～5kg75%硅铁。 熔点：75SiFe为1300℃硅铁合金物理状态：硅铁浇注厚度，FeSi75系列各牌号硅铁锭不得超过100毫米；FeSi65锭不得超过80毫米。硅的偏析不大于4%。大粒度：50-350mm，中粒度：20-200mm，小粒度：10~100mm，最小粒度：10-50mm，其中小粒度占90%以上。
铁合金产品产量统计---高炉铁合金产量
2019-01-25 15:50:16
铁合金产品产量一律按各该品种主要元素的标准量计算，无标准成分的品种按实物量计算。铁合金产品标准成分表见表1。
用某种铁合金进一步冶炼为另一种铁合金时（如用锰硅合金冶炼中低碳锰铁），允许重复计算产量。但不允许重复计算产值。
不合格铁合金回炉重炼时，产量和产值都不允许重复计算。
表1 各种铁合金产品标准成分表产品名称元素标准成分(%)75%硅铁Si7565%硅铁Si6545%硅铁Si45锰硅合金Mn+Si82高碳锰铁Mn65中低碳锰铁Mn78高碳铬铁Cr50中低碳铬铁Cr50微碳铬铁Cr50硅铬合金Si+Cr75钨铁W70钼铁Mo55钒铁V40钛铁Ti25硼铁B10
注：除上表所列铁合金外，凡有标准成分的按标准成分折算，无标准成分的按实物量计算。
（一）实物产量
实物产量是指在特定时期内高炉生产的锰铁经检验合格后检斤的实际重量，应按各种不同牌号分类计入。
不符合国家标准、部颁标准或特定供货标准的锰铁，称“出格锰铁”。出格锰铁不计入产量，但其实际重量及生产炉数应单独统计，如果出格锰铁回炉再冶炼，这部分数量不能在出格锰铁总量中扣除，而应在后面加列：“折合回炉吨数”、“实物回炉吨数”，以便掌握出格锰铁的实有数量。
（二）标准量
标准量是指以含锰65％为标准折合计算的产量，应按各种不同牌号分别列出，各牌号产量之和等于总产量。企业对高炉锰铁一律按标准产量考核。其计算公式为：
标准吨= 合格锰铁含锰总量（吨）
65%
计算说明：合格锰铁含锰总量是各炉次生产的合格锰铁实际重量分别乘各该炉次的锰铁含锰成分之和。
稀土硅铁合金
2017-06-06 17:50:00
稀土硅铁合金稀土硅及杂质含量不同分为个牌号，其化学成分应符合下表规定。牌号化 学 成 分，%RESiMnCaTiFe不大于FeSiRE2321.0~<24.044.03.05.03.0余量FeSiRE2624.0~<27.043.03.05.03.0余量FeSiRE2927.0~<30.042.03.05.03.0余量FeSiRE32-A30.0~<33.040.03.04.03.0余量FeSiRE32-B30.0~<33.040.03.04.01.0余量FeSiRE35-A
稀土硅铁合金
2017-06-06 17:50:12
稀土硅铁合金是我国传统的稀土应用主产品之一，主要用于球墨铸铁和钢铁冶炼，年均稀土 消耗量为4800t～5200t(以氧化物计算)，占国内稀土应用量的1/3以上 。“八五”期间我国稀土硅铁合金
产量
年平均1.2万t左右，其中出口0.43万t～0.5万t，对我国稀土应用举足轻重。 就年均生产能力而言，我国已超过10万t，但实际生产能力超过3000t的厂家不多。比较有规模的包钢稀土一厂、四川双流稀土合金冶炼厂、山东凯威稀土责任有限公司等，其生产方法基本代表了国内几种不同类型的生产工艺。 根据冶金
行业
规划，“九五”期间稀土处理铸铁件和稀土处理钢都有较大幅度增长，年消耗稀土约在6500t左右。但由于主要进口国日本、韩国球化剂趋于采用低稀土， 再加上我国已形成的每年10万t以上的生产能力，致使我国从事稀土硅铁合金的厂家竞争激烈化。 因此，从原料选用、工艺改善、提高稀土回收率等方面增强竞争力，显得十分重要。随着国外冶金技术的提高，国际
市场
要求我国出口稀土硅铁合金中钛(Ti)含量低于0.3%以下 ，有的甚至要求低于0.15%，对P、Mn、Ca等杂质元素含量亦提出相应严格要求。同时对以稀土硅铁合金为原料的延伸产品——稀土硅镁合金中微量元素含量亦有严格控制，如：Ti≤0.2%，Al≤0.5%，Mn≤0.5%。为了开拓国际
市场
，与国际通标接轨，出口产品原料的选择也十分重要，攀西稀土矿物相组成和其化学成分是目前国内生产稀土硅铁合金最理想的原料。稀土硅铁合金中杂质元素含量控制与稀土矿源、还原剂等因素关系甚大，应注意从工艺 角度和原料选择方面加以控制，注意精耕细作。
铁合金产品分类
2019-02-13 10:12:33
我国将铁合金产品按功用不同分为“普通”和“特种”铁合金两大类，普通铁合金一般包含硅铁、高碳锰铁、锰硅合金和中、低碳锰铁等，首要作为钢冶炼的脱氧剂以及铸造时改进铸件功能；特种铁合金包含高碳铬铁、中、低碳铬铁、微碳铬铁、氮化铬铁、氮化锰铁、硅铬合金、稀土铁合金、合金、钼铁等，首要作为钢冶炼的合金添加剂，构成钢的实体成分，用于冶炼优质钢和特殊钢。就某一详细种类而言，首要按所含金属元素进行归类，但当其它金属含量高时，也可归到另一类铁合金中。关于那些首要金属是与碳亲和力强的元素，则依据其含碳量又分为高、中、低碳铁合金；含有两种或多种合金元素的铁合金，称为复合铁合金。铁合金按产品形状分还有多种铁合金粉剂和合金包复线（包芯线）等。
因为各种合金元素的铁合金种类各有其特定的用处，因而种类、等第繁复。我国作为钢铁和铁合国，铁合金种类根本完全配套，往后还将有所开发、扩展。现扼要介绍一些首要种类（见下表）。
且各种铁合全首要成分（％）与用处类别种类首要成份（JIS）首要用处
普
通
铁
合
金锰铁（高碳）
（中碳）
（低碳）
硅铁
硅锰合金
Mn65~82，C
Mn75~85，C
Mn80~92，
Si40~95，C
Si14~28，Mn60~72脱氧、脱硫、锰合金化、高锰钢
脱氧、脱硫、锰合金化、高锰钢
脱氧、脱硫、锰合金化、高锰钢
脱氧、脱硫、硅钢、特殊铸铁
脱氧、脱硫、锰合金化、中低碳锰
铁的质料
物
种
铁
合
金铬铁（高碳）
（中碳）
（低碳）
钨铁
钒铁
硅铬合金
金属锰
金属铬Cr62~72，C
Cr63~75,C
Cr63~75,C
W70~85,C
V40~75,C
Si>35,Cr>30,C
Mn
Cr>98.0,C不锈钢、耐热钢、结构钢、工具钢
不锈钢、耐热钢、结构钢、工具钢
不锈钢、耐热钢、结构钢、工具钢
高速钢、耐热钢、工具钢、
高速钢、工具钢、结构钢
不锈钢、低碳铬铁的质料
高合金钢
高合金钢
一、普通铁合金
普通铁合金首要有以下种类：
（1）硅铁。即硅与铁的合金，按含硅量有45％、65％、75％和90％多种等第，是炼钢的首要脱氧剂和合金剂之一。
（2）高碳锰铁。碳含量一般为7.0％，最高达7.5％；高碳锰铁在我国除少部分用电炉出产外，大部分用高炉冶炼，故也称高炉锰铁。
（3）锰硅合金。即硅与锰的合金。其中高硅硅锰合金（含硅大于20％）是半成品，是精粹锰铁和金属锰的还原剂；普通锰硅合金（含硅小于20％）是炼钢的复合脱氧剂和合金剂，小部分用于出产中碳锰铁。
（4）中、低碳锰铁。中碳锰铁与低碳锰铁的总称。低碳锰铁的锰含量为80％～92％，碳含量为0．2％～0．7％;中碳锰铁的锰含量为75％～85％，碳含量为1．0％～2．0％。关于中、低碳锰铁，现在我国除选用1500～3500千伏安精粹电炉出产外，还开展了炉外精粹新工艺，首要质料均为锰硅合金、富锰矿和石灰。
二、特种铁合金
特种铁合金首要有以下种类：
（1）高碳铬铁。高碳铬铁碳含量为6．0％～10．0％。用矿热炉冶炼，以铬矿石为质料，以焦炭作还原剂，硅石作熔剂。
（2）中、低碳铬铁。现在首要用电硅热法冶炼，一般以硅铬合金、铬铁矿石和石灰为质料；选用6000千伏安以下的电弧炉，通过精粹脱硅炼成，一起，我国还选用氧气转炉吹炼高碳铬铁的脱碳法，出产一些中碳铬铁。
（3）微碳铬铁。电硅热法冶炼微碳铬铁的工艺根本同中、低碳铬铁。现在我国已在部分使用炉外脱碳精粹的“波伦法”出产微碳铬铁。多年来，我国还选用真空固态脱碳法精粹工艺，出产少数含碳低于0．03％的微碳铬铁。
（4）氮化铬铁。我国氮化铬铁产品标准规则的含氮量为3．0％～5．0％，用于含氮钢的出产，选用真空电阻炉固态渗氮出产工艺。
（5）氮化锰铁。选用真空电阻炉固态渗氮出产工艺，产品含氮量可达3％～5％。我国现在还没有制定氮化锰铁的国家标准。
（6）硅铬合金。是出产中、低、微碳铬铁的首要质料，也是炼钢脱氧剂和合金添加剂。
（7）稀土铁合金。即含有稀土元素的铁合金。我国现在出产的稀土铁合金有稀土硅铁和稀土镁硅合金。稀土硅铁用于炼钢和铸铁中的添加剂或制造稀土镁硅等的中间合金，稀土镁硅铁首要供铸铁作球化剂用。
（8）合金。在炼优质钢和特种钢时，为了改进钢的金相安排和物理功能，常用合金作脱氧剂。
（9）铝铁。即钼与铁的合金。约90％的钼铁用于炼合金钢，也用于合金铸铁，有些已为氧化钼压块所替代。
稀土硅铁合金
2017-06-06 17:50:13
稀土硅铁合金是我国传统的稀土应用主产品之一，主要用于球墨铸铁和钢铁冶炼，年均稀土 消耗量为4800t～5200t(以氧化物计算)，占国内稀土应用量的1/3以上 。“八五”期间我国稀土硅铁合金
产量
年平均1.2万t左右，其中出口0.43万t～0.5万t，对我国稀土应用举足轻重。 就年均生产能力而言，我国已超过10万t，但实际生产能力超过3000t的厂家不多。比较有规模的包钢稀土一厂、四川双流稀土合金冶炼厂、山东凯威稀土责任有限公司等，其生产方法基本代表了国内几种不同类型的生产工艺。 根据冶金
行业
规划，“九五”期间稀土处理铸铁件和稀土处理钢都有较大幅度增长，年消耗稀土约在6500t左右。但由于主要进口国日本、韩国球化剂趋于采用低稀土， 再加上我国已形成的每年10万t以上的生产能力，致使我国从事稀土硅铁合金的厂家竞争激烈化。 因此，从原料选用、工艺改善、提高稀土回收率等方面增强竞争力，显得十分重要。随着国外冶金技术的提高，国际
市场
要求我国出口稀土硅铁合金中钛(Ti)含量低于0.3%以下 ，有的甚至要求低于0.15%，对P、Mn、Ca等杂质元素含量亦提出相应严格要求。同时对以稀土硅铁合金为原料的延伸产品——稀土硅镁合金中微量元素含量亦有严格控制，如：Ti≤0.2%，Al≤0.5%，Mn≤0.5%。为了开拓国际
市场
，与国际通标接轨，出口产品原料的选择也十分重要，攀西稀土矿物相组成和其化学成分是目前国内生产稀土硅铁合金最理想的原料。稀土硅铁合金中杂质元素含量控制与稀土矿源、还原剂等因素关系甚大，应注意从工艺 角度和原料选择方面加以控制，注意精耕细作。更多有关稀土硅铁合金的内容请查阅上海
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