معرفی فروآلیاژ ها و کاربرد آن در صنایع

فروآلیاژها چگونه تولید می شوند؟
فروآلیاژها با استفاده از موادی مانند سنگ آهن، کانی های غیر آهنی، کک زغال سنگ و زغال سنگ به دو روش تولید می شوند. همانطور که قبلا اشاره کردیم، با معرفی کوره های قوس الکتریکی، استفاده از کوره بلند کاهش یافت. اما برخی از فروآلیاژها مانند فرومنگنز همچنان از این طریق تولید می شوند.

فروآلیاژها در کوره های قوس الکتریکی طی یک واکنش کربوترمیک تولید می شوند. در این واکنش ها اکسیدهای مواد خام در حضور آهن و توسط کربن و مونوکسید کربن حاصل از کک احیا شده و فروآلیاژ تشکیل می دهند. برای تولید برخی فروآلیاژها عناصر مختلف مورد نظر به چدن اضافه شده و فرآیند تولید انجام می شود.

در چه مواردی از فروآلیاژ استفاده می شود؟
فروآلیاژها به مواد مذاب اضافه می شوند تا به ترکیب شیمیایی خاصی دست یابند و خواص لازم برای تولید محصولات خاص را فراهم کنند. این مواد کاربردهای زیادی دارند که در ادامه به معرفی برخی از آنها می پردازیم.

اکسیژن زدایی
اکسیژن زدایی توسط فروآلیاژها در فرآیند تولید فولاد انجام می شود.برای ساخت فولاد، آهن خام باید اکسید شود. در طی این فرآیند ناخالصی های آهن مانند کربن، گوگرد، فسفر و غیره. آنها با عمل اکسیژن یا اکسیدهای آهن به اکسیدهای مربوطه خود (سرباره) تبدیل می شوند.

آلیاژ
فروآلیاژهایی که در طی فرآیند برای تغییر خواص فولاد استفاده می شوند، آلیاژ نامیده می شوند. به عنوان مثال، فروکروم، فرووانادیوم و فرومنگنز را عوامل آلیاژی می نامند.

هنگامی که این مواد با فولاد مذاب ترکیب می شوند، باعث بهبود و تغییر خواص محصول نهایی می شوند. به عنوان مثال، هنگامی که یک عنصر کروم به فولاد ریخته گری اضافه می شود، کیفیت ساختاری آن را بهبود می بخشد و آن را بهبود می بخشد. در واقع افزودن کروم فاز آلفا را با شبکه کریستالی مرکزی مکعبی یعنی فریت پایدارتر می کند و استحکام فولاد را افزایش می دهد. علاوه بر این، افزودن کروم مقاومت به اکسیداسیون را افزایش می دهد و نقش تعیین کننده ای در بهبود محصول نهایی دارد. اکنون می دانید که چرا همه فولادهای ضد زنگ حاوی کروم هستند.

با توجه به کاربرد گسترده فروآلیاژها در صنعت و اهمیت کیفیت آنها، تولید این ترکیبات باید با استفاده از ماشین آلات مدرن، مجهز و تحت استانداردهای بین المللی انجام شود.

معمولاً در طول فرآیند اکسیداسیون مقداری اکسیژن در آهن باقی می ماند. این مقدار اکسیژن باقی مانده در هنگام انجماد باعث ایجاد سوراخ های کوچکی در آهن می شود که باعث کاهش کیفیت محصول نهایی می شود. برای انجام این کار، قبل از اتمام فرآیند باید اکسیژن زدایی انجام شود.

جوانه زنی در ریخته گری آهن.
فروآلیاژها معمولاً در صنایع ریخته گری برای تغییر شرایط انجماد آهن مذاب استفاده می شوند. مانند تشکیل هسته بلوری اولیه که تشکیل مرکز بلوری را ساده می کند و دانه های کریستال را به طور یکنواخت در سراسر توده آهن مذاب پخش می کند. نتیجه این فرآیند افزایش سختی شمش های به دست آمده پس از انجماد است. افزودن برخی عناصر مانند فروسیلیس و فرومنگنز به آهن مذاب قبل از ریخته گری نیز باعث پراکندگی یکنواخت کربن در سراسر ساختار می شود. در واقع کربن موجود در چدن به صورت لایه ای پراکنده می شود.عوامل جوانه زن به یکنواخت شدن این پراکندگی و کاهش شکنندگی محصول نهایی کمک می کنند. به همین دلیل است که آهن تلقیح شده مقاومت بیشتری دارد.