Luokittelukalsiumin piiseoksetperustuu kalsium (Ca) ja pii (Si) pitoisuuteen ydinindikaattoreina. Yleiset teollisuuslaadut ja niiden koostumusalueet ovat seuraavat (yhteensopiva GB/T 4701-2021 "Silicon Calcium Alloys" -standardin kanssa):
| Yhteiset arvosanat | Kalsium (Ca) -pitoisuusalue | Piin (Si) sisältöalue | Epäpuhtauksien enimmäispitoisuus (Al+Fe). | Pääsovellusalueet |
|---|---|---|---|---|
| Ca31Si55 | 30%-35% | 50%-58% | pienempi tai yhtä suuri kuin 8 % | Teräksen hapettumisen ja rikinpoisto |
| Ca28Si60 | 25%-30% | 58%-65% | Vähemmän tai yhtä suuri kuin 7 % | Valurautarokotus, teräksen valmistuksen piilisäys |
| Ca20Si65 | 18%-22% | 63%-68% | pienempi tai yhtä suuri kuin 6 % | Alumiiniseosvalu, tavallinen teräksen hapettumisenesto |
| Elektroninen CaSi | Suurempi tai yhtä suuri kuin 30 % (Ca) | Suurempi tai yhtä suuri kuin 60 % (Si) | Epäpuhtauksien kokonaismäärä Vähemmän tai yhtä suuri kuin 0,1 % | Puolijohdemateriaalit, elektroniset komponentit |
Huomautus: Joidenkin erikoislaatujen epäpuhtauspitoisuutta voidaan säätää käyttäjien vaatimusten mukaan (esim. alhainen -alumiininen Ca31Si55, Al Vähemmän tai yhtä suuri kuin 1 %).
Erot eri laatuisten kalsiumpiimetalliseosten käytössä teräksen valmistuksessa
CaSi-lejeeringit suorittavat pääasiassa hapettumisen, rikinpoiston ja rakeiden jalostustoimintoja teräksen valmistuksessa. Eri laatuluokilla on merkittäviä eroja sopivissa sovelluksissa ja vaikutuksissa:
Hapettumisenestovaikutus: Korkeat{0}}kalsiumlaadut ovat ylivoimaisia.
Korkea{0}}kalsiumpitoisuus (esim. Ca31Si55):Ca:lla on vahva affiniteetti O:ta kohtaan. 0,3–0,5 %:n lisääminen (sulan teräksen massasta) voi vähentää sulan teräksen happipitoisuutta 80–100 ppm:stä 30–40 ppm:iin. Hapettumisen tehokkuus on 40–50 % korkeampi kuin tavallisellaferropiin. Se sopii korkealaatuisille-teräksille (esim. laakeriteräs, jousiteräs) ja voi vähentää oksidisulkeumia (esim. Al₂O3), mikä parantaa teräksen väsymisikää.
Keski-kalsiumlaatu (esim. Ca28Si60):Hapettumisen tehokkuus on hieman pienempi kuin Ca31Si55, mutta piitä voidaan lisätä samanaikaisesti (lisäämällä sulan teräksen Si-pitoisuutta). Kalsiumpitoisuus: 0,1 %-0,2 %, sopii teräksille, jotka vaativat piipitoisuuden säätöä (kuten vähän{6}}seostettu luja teräs ja koostumuksen säätö, hapettumisenesto.
Rikinpoistovaikutus: Kalsiumpitoisuus määrää rikinpoistokapasiteetin.
Ca31Si55-rikinpoistoaste voi olla 60 %-70 % (vähentäen sulan teräksen rikkipitoisuuden 0,03 %:sta 0,009 % - 0,012 %:iin). Syntyneillä CaS-inkluusioilla on korkea sulamispiste (2450 astetta) ja alhainen tiheys (2,58 g/cm³), joten ne on helppo kellua ja poistaa. Se soveltuu teräksille, joilla on tiukat rikkipitoisuusvaatimukset (kuten ydinvoimateräs ja matalan lämpötilan konttiteräs).
Ca20Si65 rikinpoistoaste on vain 40-50 %, sopii vain tavalliselle hiiliteräkselle (rikkipitoisuus sallittu Alle tai yhtä suuri kuin 0,05 %).
Rakeiden jalostus: Korkeat{0}}kalsiumlaadut parantavat teräksen mekaanisia ominaisuuksia.
Ca31Si55:ssä oleva Ca edistää karbonitridien (kuten Nb(C,N)) muodostumista teräksessä olevista elementeistä, kuten Nb ja Ti, toimien rakeiden jalostusytimenä. Tämä jalostaa raekoon 50 μm:stä 20-30 μm:iin, lisää vetolujuutta 15 %-20 % ja iskunkestävyyttä 25 % - 30 %, mikä tekee siitä sopivan erittäin sitkeille teräksille (kuten kulutusta kestävä teräs konepajakoneille).
Erot eri laatuisten piikarbidiseosten käytössä valukentällä
Valuteollisuudessa pii{0}}kalsiumseoksia käytetään pääasiassa ymppäysaineina ja koostumuksen säätelijöinä. Lajien valinnan on vastattava valutyyppiä ja suorituskykyvaatimuksia:
Valurautarokotus: korkeat{0}}piilaadut, jotka mukautuvat sitkeysvaatimuksiin
Korkeat-piilaadut (kuten Ca28Si60, Ca20Si65):Si on valuraudan grafitoinnin ydinelementti. 0,2–0,4 %:n lisääminen (sulan raudan massasta) voi nostaa harmaan valuraudan grafiitin pallomaisuusastetta 70 %:sta yli 90 %:iin ja lisätä iskunkestävyyttä arvosta 12 J/cm² arvoon 18–22 J/cm². Se soveltuu suurta sitkeyttä vaativille valurautaosiin (kuten työstökoneen sänkyihin, autojen jarrulevyihin);
Korkea{0}}kalsiumpitoisuus (kuten Ca31Si55):Rokotusvaikutus on heikompi, mutta se voi parantaa sulan raudan juoksevuutta (viskositeetti pienentynyt 15 %-20 %), mikä vähentää ohutseinäisten valurautaosien "epätäydellistä kaatoa" (seinämän paksuus 3-5 mm). Viat, soveltuvat monimutkaisiin rakennevaluihin (kuten tarkkuusventtiilit).
Ei-rautametalliseosvalu: Vastaavat koostumusvaatimukset tarpeen mukaan
Alumiiniseosvalu:Ca20Si65 voi täydentää Si:tä alumiiniseoksiin (lisää seoksen lujuutta), kun taas Ca voi neutraloida haitallisia elementtejä, kuten Na ja Li alumiiniseoksissa (tuottaa CaNa2 ja CaLi2), mikä parantaa "kuumahalkeilutaipumusta", joka sopii autojen alumiiniseospyörien valmistukseen;
Magnesiumseoksen valu:Ca31Si55:ssä oleva Ca voi jalostaa magnesiumseoksen rakeita (100 μm:stä 40-50 μm:iin), mikä parantaa lujuutta korkeissa lämpötiloissa (vetolujuus 200 asteessa kasvaa 30 %), sopii ilmailun magnesiumseoksen komponentteihin.
Erot eri laatuisten piin kalsiumlejeerinkien käytössä erityisillä kentillä
Elektronisten materiaalien kenttä: Korkea puhtausaste ovat avainasemassa
Elektroniset -laadun pii-kalsiumseokset (kuten Ca30Si60, joiden kokonaisepäpuhtauspitoisuus on enintään 0,1 %) edellyttävät tiukkaa B- ja P-pitoisuuden valvontaa (vähintään 0,0001 %), jotta puolijohdepiikiekkojen sähköiset ominaisuudet eivät vaikuta. Niitä voidaan käyttää valmistukseenmonikiteinen pii(pelkistämällä SiO₂:ta pii-kalsiumilla), mikä tekee niistä sopivia sirujen valmistukseen. Tavalliset teollisuuslaadut (kuten Ca31Si55) eivät voi täyttää elektroniikkateollisuuden vaatimuksia liian korkeiden epäpuhtauksien vuoksi.
Erikoiseokset: tarkka koostumussuunnittelu
Ruostumattoman teräksen tuotanto:Ca28Si60:n lisääminen parantaa ruostumattoman teräksen korroosionkestävyyttä (tasaisempi Cr-pitoisuus, välttäen Cr-puutosalueita), pidentää ruostumattoman teräksen suolasuihkukorroosionkestävyysaikaa 200 tunnista yli 350 tuntiin;
Lämmönkesto{0}}metalliseosten tuotanto:Ca31Si55:ssä oleva Ca parantaa lejeeringin korkean -lämpötilojen hapettumisenkestävyyttä (muodostaa tiiviin CaO-Al₂O3-suojakalvon) ja vähentää lämmönkestävän seoksen hapettumisnopeutta 1000 asteessa 50 %, mikä tekee siitä sopivan kaasuturbiinien siipien valmistukseen.
Perusperiaatteet kalsiumpiimetalliseoslaatujen valinnassa
Priorisoi "ydintoiminnot":
Valitse korkea-kalsiumlaatu (Ca31Si55) sovelluksiin, jotka vaativat voimakasta hapettumista/rikinpoistoa, ja korkeat-piilaadut (Ca28Si60, Ca20Si65) sovelluksiin, jotka vaativat siirrostusta/piitä;
Ottelu "Materiaalin puhtausvaatimusten" mukaan:
Valitse korkea{0}}puhtausaste elektroniikka- ja ydinvoimasovelluksiin ja tavanomaiset laatuluokat yleisiin teollisiin sovelluksiin.
Saldo "Prosessikustannusten" mukaan:
Korkeat-kalsiumlaadut ovat 20 %-30 % kalliimpia kuin korkeat-piilaadut. Ei-kriittisissä sovelluksissa keskitason kalsiumlaatuja (kuten Ca28Si60) voidaan käyttää kustannusten alentamiseksi.
