I. Основни приложения: Стоманодобивна промишленост (над 90% дял)
Стоманодобивната промишленост е най-големият потребител на ферохромни сплави. Ферохромът с различно въглерод-съдържание съответства на различни степени на стомана, като основната му функция е да подобрява свойствата на стоманата чрез „легиране“.
1. Производство на неръждаема стомана (основно приложение)
Основното свойство на -устойчивостта на корозия- от неръждаема стомана се основава основно на „пасивиращия филм“ (Cr₂O₃), образуван от хром върху стоманената повърхност. Този филм изолира кислорода и водата, предотвратявайки ръждата. Ферохромните сплави служат като основен източник на хром при топенето на неръждаема стомана, като съдържанието на въглерод директно определя вида на неръждаемата стомана:
Високо{0}}въглеродно хромово желязо (C > 4%): Използва се за топене на мартензитна неръждаема стомана (напр. стомана 410, 420). Този тип подчертава твърдостта и здравината, широко се използва в прибори за хранене, клапани, механични части и т.н. (изисква умерена устойчивост на корозия и е-чувствителен към разходите).
Средно{0}}въглеродно хромово желязо (0,5%-4%): Използва се за производство на феритна неръждаема стомана (напр. стомана 430), често срещана в корпуси на уреди и декоративни материали (предлага по-добра устойчивост на корозия от мартензитната стомана на по-ниска цена от аустенитната стомана).
Ниско{0}}въглеродно/ултра-ниско{2}}въглеродно хромово желязо (C < 0,5%, ултра-ниско C < 0,15%): Използва се за производство на аустенитни неръждаеми стомани (напр. 304, 316 стомана) и ултра{10}}ниско{11}}въглеродни неръждаеми стомани (напр. 316L). Тези неръждаеми стомани показват изключителна устойчивост на корозия, изискваща строг контрол на съдържанието на въглерод (въглеродът реагира с хрома, за да образува карбиди, изчерпвайки хрома и разрушавайки пасивиращия слой). Те се използват широко в химическо оборудване, медицински устройства, машини за обработка на храни и кухненски съдове от висок{17}}клас.
Например: неръждаема стомана 304 съдържа приблизително 18% хром, като почти целият хром се получава от хромово-желязна сплав; 316L (ултра-нисък въглерод) трябва да използва микро-въглеродно хромово желязо, за да осигури въглеродно съдържание < 0,03%.
2. Инструментална стомана и щанцова стомана: Подобряване на твърдостта и устойчивостта на износване
Инструменталните стомани (напр. бързорежеща стомана) и щампованите стомани (стомани за студена/гореща обработка) издържат на високо-интензивно триене и удар. Добавянето на сплави на хром и желязо подобрява производителността на сърцевината чрез „укрепване на разтвора“ и „укрепване на карбид“:
Високо{0}}въглеродно хромово желязо: Използва се за инструментални стомани-за студена работа (напр. Cr12 стомана) с приблизително 12% съдържание на хром. Той образува Cr₇C₃ карбиди с висока-твърдост, което позволява на формите да издържат на износване от студено щамповане и студено екструдиране. Подходящ за производство на матрици за щамповане, ножици и др.
Ферохром със средно-до-ниско съдържание на въглерод: Използва се във високо-скоростни стомани (напр. W18Cr4V), където хромът подобрява червената твърдост (способността да се поддържа твърдост при повишени температури). Това предотвратява омекване по време на високо-скоростно рязане, което го прави подходящо за ножове за машинни инструменти, свредла и подобни приложения.
3. Лагерна стомана: Удължен живот на умора
Лагерите издържат на високо{0}}променливи натоварвания по време на работа, което изисква изключителна устойчивост на износване и издръжливост на умора. Сплави на хромово желязо (главно средно{2}}въглеродно хромово желязо) служат като критични добавки в лагерни стомани като GCr15:
С приблизително 1,5% съдържание на хром, той образува фини, равномерни Cr₂₃C₆ карбиди с въглерод. Тези карбиди се разпределят равномерно в стоманената матрица, като повишават твърдостта (предотвратяват износването), като същевременно възпрепятстват разпространението на пукнатини (удължават живота на умора). Те се използват широко в лагерни сачми/релси за автомобили, машинни инструменти и електрически двигатели.
4. Високо{1}}конструкционна стомана: Подобряване на здравината и устойчивостта на атмосферни влияния
Сектори като строителни машини (багери, кулокранове), мостове и високи -сгради изискват конструкционна стомана с „висока якост + висока издръжливост“. Сплавите на хромово желязо (средно-нисък въглерод) си взаимодействат с елементи като манган и силиций:
Увеличаване на границата на провлачване (напр. стомана с висока -якост Q690), като същевременно се предотвратява повишена крехкост;
Ниското съдържание на хром (1%-3%) подобрява устойчивостта на атмосферни влияния (устойчивост на атмосферна корозия) за външни мостове, контейнери и т.н. (известни като "устойчива на атмосферни влияния стомана").
5. Стомани със специални характеристики: Нишови приложения за топлоустойчивост и устойчивост на корозия
Топлоустойчиви -стомани (напр. тръби за котли на електроцентрали, компоненти на авиационни двигатели): сплави на хромово желязо (средно-нисък въглерод), комбинирани с никел, волфрам и др., образуват стабилни оксидни филми, които предотвратяват окисляването при високи температури, като същевременно повишават якостта при високи-температури;
Киселинно{0}}устойчива стомана (напр. резервоари за съхранение на химикали, резервоари за ецване): Разчита на високо съдържание на хром (17%-25%), което изисква нисковъглеродно хромово желязо, за да се осигури устойчивост на корозия в силна киселинна среда (напр. сярна киселина, азотна киселина).
II. Вторични приложения: леене, заваряване и други области
1. Леярска промишленост: Производство на-устойчиви на износване отливки
Леярският сектор изисква големи количества отливки с „висока-твърдост, -износоустойчивост“ (напр. топки за мелене, обшивки на трошачки, втулки на ролки за циментови мелници). Тези отливки са предимно от „чугун с високо-съдържание на хром, като хромът се получава изцяло от високо{6}}въглероден ферохром:
Смесването на високо{0}}въглеродно хромово желязо (C > 6%) с разтопено желязо повишава съдържанието на хром в отливките до 12%-30%, образувайки изобилие от Cr₇C₃ карбиди (твърдост до HV1300, далеч надвишаваща обикновения чугун). Тяхната устойчивост на износване е 5-10 пъти по-висока от тази на стандартния чугун, което ги прави широко използвани в оборудване за смилане и трошене за минната промишленост, производството на строителни материали и металургията.
2. Заваръчни материали: Осигуряване на производителност на заваръчния шев
Когато заварявате неръждаема стомана или високо{0}}стомана, съставът и свойствата на заваръчния шев трябва да съответстват на основния материал, за да се предотврати корозия или напукване. Сплави на хромово желязо (обикновено с ниско-въглерод/микро-въглерод) служат като критични добавки в покрити с флюс-електроди и заваръчни телове:
Например: Заваръчните пръти за неръждаема стомана 304 изискват микро-въглеродно хромово желязо в покритието на флюса, за да се осигури съдържание на хром в заваръчния шев, по-голямо или равно на 18%, съответстващо на основния материал и предотвратяващо корозия поради дефицит на хром.
Заваръчните телове за конструкционна стомана с висока -якост се възползват от добавките на средно-въглероден хром и желязо, повишаващи здравината и издръжливостта на заваръчния шев, за да се предотврати счупване на ставите.
3. Други: дезоксидация, десулфуризация и специални сплави
Дезоксидиращ/десулфуризиращ агент: Силикон-хромна сплав (съдържаща 40%-45% силиций, 30%-35% хром) не само доставя хром, но също така функционира като дезоксидант и десулфуризатор в производството на стомана - - Силицият преференциално се комбинира с кислород, за да образува SiO₂ (шлака), докато хромът подпомага десулфурирането, намалявайки вредните примеси (кислородът и сярата намаляват якостта на стоманата) в стоманите. Това се използва за производство на висококачествени стомани с ниско-кислород и ниско съдържание на сяра;
Специални сплави: Малки количества ферохром се използват при производството на сплави на основата на никел-и сплави на базата на-кобалт (като високотемпературни-сплави за аерокосмическата промишленост), но пропорцията е изключително ниска и не е основно приложение.
Резюме
Ферохромните сплави служат като "позволяващи производителността" на съвременната индустрия, като тяхната основна стойност се крие в придаването на три ключови свойства на материалите чрез хром: устойчивост на корозия, устойчивост на износване и висока якост. От ежедневни кухненски прибори от неръждаема стомана до промишлено химическо оборудване и строителни машини и разширяване до-приложения от висок клас като медицински устройства и компоненти на самолетни двигатели-всички разчитат на поддръжката на ферохромни сплави. Сред тях производството на неръждаема стомана представлява най-критичното приложение, което директно определя глобалния производствен капацитет и търсенето на ферохромни сплави.
