豚の鉄の融解点の専門分析

I.豚の鉄の材料の定義と組成システム

豚の鉄は、2.11％から4.3％の炭素含有量を備えた鉄炭素合金です。鉄（Fe）に加えて、その化学組成には主に炭素（C）、シリコン（SI）、マンガン（MN）、リン（P）、硫黄（S）などの元素が含まれます。グラファイトとアプリケーションのシナリオの形態によると、豚の鉄は以下に分類できます。

• 鋼製の豚の鉄：シリコン含有量が1.75％未満で、炭素はセメンタイト（Fe₃c）の形で存在し、骨折表面は銀白です。主にコンバータースチール製造の原料として使用されます。

• Foundry Pig Iron：1.25％〜3.6％のシリコン含有量があり、炭素はほとんどグラファイトの形で存在し、骨折表面は灰色です。キャストの生産に適しています。

• 延性鉄：球状化処理により、グラファイトは球状の形状を示し、通常の鋳鉄よりも優れた機械的特性と2％〜20％の伸長率を示します。

ii。豚の鉄の融点の基本的な特性と理論データ

（a）融点範囲とユートコンテンション反応

純粋な鉄の融点は1,538°Cですが、豚の鉄の融点は炭素と合金の元素のために著しく低いです。その融点の特性は次のとおりです。

• 融解範囲：豚の鉄の融点は通常、炭素含有量と合金組成によって特別に決定される1,148°Cから1,250°Cの範囲です。

• 共切点：炭素含有量が4.3％の場合、豚の鉄は1,148°Cで共受剤反応（L→γ+Fe₃c）を受け、デンゲ岩構造を形成します。

• 鋼との比較：鋼は炭素含有量が2.11％未満であり、その融点は炭素含有量が増加するにつれて1,538°Cから約1,300°Cに減少します。

（b）典型的な組成の融点データ

iii。豚の鉄の融点とそのメカニズムに影響を与える重要な要因

（a）炭素含有量の支配的な役割

炭素は、豚の鉄の融点に影響を与えるコア要素であり、その効果はおおよその線形法則に従います。

• 定量的関係：炭素含有量が0.1％増加するごとに、融点は約13°C減少します。

• メカニズム分析：炭素は鉄の間質性固体溶液またはセメンタイトを形成し、鉄原子の定期的な配置を破壊し、金属結合エネルギーを弱め、融点を下げます。

（b）合金要素の相乗効果

1. シリコン（はい）：

• 効果：シリコン含有量が1％増加するごとに、融点は約30°C増加します。

• メカニズム：SIは、Feを伴う代替の固体溶液を形成し、格子歪みを増加させ、原子間結合力を強化します。

• 効果：融点への影響は弱く、マンガンの含有量の増加は融点をわずかに低下させます。

• 副作用：MNはSと反応して高融点MNS（1,600°C）を形成し、硫黄の高温短さの危険を軽減します。

• 効果：リン含有量が0.1％増加するごとに、融点は約5°C減少します。

• リスク：リンは粒界で分離して、低融点の共晶段階（FE₃P-FE）を形成し、冷たい脆性を悪化させます。

• ハザード：硫黄は、鉄でFES-fe共晶（融点985°C）を形成し、熱い作業中にワークピース亀裂を引き起こします（高温短期現象）。

• 制御標準：産業用豚の硫黄含有量は通常、0.05％未満です。

IV。工業生産における豚の鉄の融点の適用

（a）鋳造プロセスの温度制御

1. 融解温度設定：

• 灰色鋳鉄の融解温度は、一般に溶融鉄の流動性を確保するために、一般に1,350〜1,450°C（融点よりも150〜250°C高く）です。

• 球状化処理が必要なため、脊髄化剤の早期酸化を防ぐために、延性鉄の融解温度を1,400〜1,500°Cに上げる必要があります。

• 工作機械ベッド鋳造：低溶融点と良好な流動性で灰色の鋳鉄を使用して、砂鋳造プロセスが採用され、注入温度は1,380〜1,420°Cで制御されます。

• 自動車ブレーキディスク：バーミカルグラファイト鋳鉄が選択され、溶融点は約1,200°Cと1,350°Cの注ぐ温度があり、耐摩耗性と熱散逸を確保します。

（b）スチール製作プロセスの熱力学的基礎

1. 爆発炉鉄製造：

• 炉床の温度は、1,400〜1,500°Cに維持して、豚の鉄を溶かし（融点1,148〜1,250°C）、スラグから分離する必要があります。

• スラグの融点は1,300〜1,400°Cで制御され、cao/sio₂比（塩基性）を調整することでスラグ鉄の分離が達成されます。

• 豚の鉄の炭素を酸化するために吹く温度は1,600〜1,650°Cに達する必要があり、炭素含有量を2.11％未満に減らします。

• エンドポイント温度は、±10°Cの誤差制御で、熱電対でリアルタイムで監視されます。

  
  

V.豚の鉄の融点の実験的測定方法と標準

（a）熱分析（GB/T 4336-2016）

1. 原理：サンプルの冷却曲線の温度変曲点を記録することにより、位相遷移温度を決定します。

2. 機器：抵抗炉（温度制御精度±5°C）、データ収集システム。

3. 手順：サンプルを10°C/分で1,600°Cに加熱し、30分間保持し、炉で冷まし、温度時間曲線をプロットします。変曲点は融解範囲です。

（b）微分走査熱量測定（DSC、ASTM E793-19）

1. 精度：±1°Cに精度があり、軽度の熱効果を検出できます。

2. アプリケーション：灰色鋳鉄のDSCテスト（C 3.2％、SI 1.8％）は、初期融解温度が1,182°C、完全な融解温度が1,235°C、融解エンタルピーは210 j/gであることを示しています。

vi。豚の鉄の融点のフロンティアと技術開発を研究する

（a）新しい材料の開発

1. 低温鋳造豚の鉄：BIやSNなどの元素を追加することにより、融点はマイクロエレクトロニクス包装基板の1,100°C未満に減少します。

2. 高温耐摩耗性鋳鉄：Cr（12％〜15％）とNi（3％〜5％）を追加すると、融点が1,300°Cに増加し、セメントkiの裏地に適しています。

（b）数値シミュレーション技術

Thermo-CALCソフトウェアを使用して、FE-C-Si-MN-P-S Quinal Phase Diagramモデルを確立するには、異なる組成の融点と凝固経路を予測できます。例えば：

• 豚の鉄の組成のシミュレートされた融点（C 3.5％、Si 2.0％、Mn 0.8％、p 0.1％、S 0.03％）は1,205°Cで、実験値（1,208°C）と比較して誤差<0.3％です。

vii。権威ある参照リソース

1. 鉄と鋼の冶金（Zhu Yingxiong、2018）：豚の鉄の組成と融点の間の熱力学的関係を体系的に説明します。

2. 米国試験および材料協会（ASTM）標準：ASTM A48-18グレー鉄鋳物の標準仕様。

3. ウィキペディア「ピッグアイアン」エントリ： https://en.wikipedia.org/wiki/pig_iron （2025年7月2日アクセス）。

材料の熱力学的特性のコアパラメーターとして、豚の鉄の融点の正確な制御は、鉱石の製錬から最終製品までのプロセス全体を通過します。組成の設計とプロセスの最適化を通じて、融点と特性の間の相乗的マッチングを達成することは、鉄および鋼の材料の分野での研究の焦点です。