فرو آلیاژ چیست؟ همان طور که می‌دانیم فلزات کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارند و علاوه بر آهن و کربن که در خواص محصولات تأثیر فراوانی دارند عناصر دیگر می‌توانند در خواص فلزات تأثیر داشته باشند که در ادامه بیشتر به این موضوع بپردازیم :
- فروآلیاژ چیست؟
- چگونگی تولید فروآلیاژها
- انواع فروآلیاژها
- شناخت تعدادی از فروآلیاژها
- کاربرد فروآلیاژها
- کاربرد انواع فروآلیاژها در صنعت
- بزرگترین تولیدکنندگان فروآلیاژها در جهان
فرو آلیاژ چیست؟
فرو آلیاژها آلیاژهایی دارای آهن هستند که علاوه بر آهن عناصر دیگری مانند کروم Cr، منگنز Mn، سیلیس Si و آلومینیوم Al و …دارا می‌باشند که جهت ایجاد خواص دلخواه در فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرند.
در کل فرو به ترکیبی گفته می‌شود که دارای آهن است. فرو آلیاژ از آهن به عنوان یک عنصر پایه استفاده می‌نماید که این عنصر در حین تولید با یک یا چند عنصر دیگر ترکیب می‌گردد.
جالب است بدانید این عناصر با درصدهای متفاوت بصورت آمیژان به مذاب فولاد و فلزات اضافه می‌گردند، اما به دلیل گران بودن هیچ گاه عناصر فوق به صورت خالص به فولاد و فلزات افزوده نمی‌گردند، همچنین نقطه ذوب این عناصر به صورت خالص خیلی بیشتر از حالت آلیاژی است و ایجاد این درجه حرارت بسیار بالا برای نقطه ذوب، مشکلات فنی زیادی را در پی دارد، به همین دلیل ابن عناصر را نمی‌توان به صورت خالص استفاده نمود.
چگونگی تولید فروآلیاژها
امروزه فروآلیاژها با دو روش تولید می‌گردند تولید ذوبی در کوره بلند و در کوره قوس الکتریکی
استفاده از کوره بلند به جز در برخی فروآلیاژها مانند فرومنگنز کاهش یافته و بیشتر از کوره قوس الکتریکی استفاده می‌گردد.
واکنش های کربوترمیک موجب تولید فرو آلیاژهای می‌گردد، در این واکنش ها اکسیدهای موجود در مواد اولیه ذوب بعلاوه کربن موجود در کک در حضور آهن احیا می‌شود و فروآلیاژ را تشکیل می‌دهد.
در برخی موارد فروآلیاژها از طریق احیای مستقیم تولید می‌گردد.
انواع فروآلیاژها
- فرومنگنز(کم کربن، با کربن متوسط و پرکربن)
- فروکروم (کم کربن، با کربن متوسط و پرکربن )
- فرو سیلیس
- فرومولیبدن
- فروسیلیکومنگنز
- فروتیتانیوم
- فرونیکل
- فروفسفر
شناخت تعدادی از فروآلیاژها:
فروسیلیس
فروسیلیس یا فروسیلیسیم یکی از معروف ترین و پرمصرف ترین فرو آلیاژهاست و آمیژانی است از آهن و سیلیسم که در کوره های قوس تولید می‌گردند.
ترکیب شیمیایی این آلیاژ از 10% تا 90% سیلیسیم تشکیل شده و بقیه آن آهن است به علاوه عناصر ناخالص دیگری مانند کروم، فسفر، منگنز، گوگرد، کربن و آلومینیوم البته به مقدار کمتر از 5 درصد.
فروسیلیس جهت اکسیژن زدایی در فولادها و گرافیت زدایی چدن های گرافیتی و حتی در تولید فولادهای زنگ نزن نقش داشته و موجب شده این محصول یکی از پرمصرف ترین فرو آلیاژها باشد.
فرومنگنز
این آلیاژ از ترکیب آهن و 80 درصد منگنز تشکیل شده است، از فرو منگنز در صنایع جهت مقابله با تأثیر سولفور استفاده می‌گردد. فرومنگنز یک عامل اکسیژن زدا در ترکیب است که با سولفور موجود در آن ترکیب و ویژگی محصول نهایی را بهتر می‌کند. بکار بردن فرومنگنز در ترکیب موجب افزایش سختی و مقاومت آن محصول می‌گردد که در نهایت جهت تولید فولاد و برخی دیگر از آلیاژهای فلزی مناسب است.
فروکروم
فروکروم در حوزه تولید فولادهای زنگ نزن فعال است که ترکیب آن از آهن و کروم است و میزان درصد هر یک متغیر است اما به طور معمول میزان کروم ترکیب شده 5 درصد تا 70 درصد می‌باشد، کروم خواصی مانند مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی و جلوگیری از افت استحکام در دماهای بالا در قطعات فولادی را دارد.
کاربرد فروآلیاژها
مهمترین کاربرد فرو آلیاژها در اکسیژن زدایی، آلیاژ سازی و انجام تلقیح یا جوانه زایی در ریخته گری آهن بشرح ذیل می‌باشد:
1-اکسیژن زدایی
مهمترین کاربرد فرو آلیاژها اکسیژن زدایی است به این صورت که در طول فولادسازی، از آن به عنوان جاذب اکسیژن استفاده می‌گردد، جهت ساخت فولاد می‌بایستی آهن خام اکسید گردد، که در طول این فرآیند، ناخالصی های موجود در آهن مانند کربن و فسفر و گوگرد و … به اکسید تبدیل می‌گردد. در نظر داشته باشید جهت حفظ کیفیت آهن حتماً قبل از فرآوری کامل، اکسیژن زدایی انجام شود.
اضافه کردن موادی که از خود آهن میل بیشتری به ترکیب شدن با اکسیژن داشته باشند، بهترین روش اکسیژن زدایی است. کروم، سیلیکون، منگنز و آلومینیوم مناسب ترین عناصر برای این کار می‌باشند.
2- آلیاژ سازی
به فرو آلیاژهایی که در هنگام فرایند تولید برای ایجاد تغییر در خواص فولاد استفاده می‌گردند آلیاژ ساز گویند مانند فرو وانادیم، فرومنگنز، فروکروم
هنگامی که مواد فوق با فولاد مذاب ترکیب می‌گردند، خواص محصول نهایی تغییر می‌کند بعنوان مثال زمانی که کروم به فولاد مذاب اضافه می‌گردد موجب مرغوب تر شدن آن می‌شود و استحکام فولاد را افزایش می‌دهد علاوه بر آن افزودن کروم موجب مقاومت در برابر زنگ زدگی می‌شود جالب است بدانید به همین دلیل تمامی فولادهای ضدزنگ دارای کروم هستند.
3- جوانه زایی در ریخته گری آهن
از فرو آلیاژها در صنایع ریخته گری جهت تغییر در شرایط انجماد آهن مذاب استفاده می‌گردد. افزودن برخی عناصر ماند فرومنگنز و فروسیلیس به آهن مذاب قبل از ریخته گری موجب پراکندگی یکنواخت کربن در سراسر ساختار می‌گردد. در واقع کربن در آهن ریخته گری بصورت لایه لایه پراکنده می‌گردد و برای اینکه این پراکندگی بصورت یکنواخت ایجاد گردد عامل جوانه زا کمک می‌کند و شکنندگی محصول نهایی را کاهش می‌دهد به همین سبب است که آهن تلقیحی استحکام بالاتری دارد.
کاربرد انواع فروآلیاژها در صنعت
- ساخت فولاد و آلیاژها
- تولید فولاد با درصدهای متفاوت کربن
- بالا بردن خواص فیزیکی و مکانیکی فولاد
- افزایش مقاومت آلیاژهای مختلف فولاد برای زنگ زدگی
- تولید فلزات غیر آهنی با خاصیت جوش مختلف
- بالا بردن مقاومت آلیاژهای مختلف فولاد جهت زنگ زدگی یا خوردگی
بزرگترین تولیدکنندگان فروآلیاژها در جهان
- چین
- قزاقستان
- آفریقای جنوبی
- هند
- روسیه
