Профессиональный анализ точки плавления железа свиноводства

I. Определение материала и система состава свиноводного железа

Свинья железа представляет собой железный углеродный сплав с содержанием углерода в диапазоне от 2,11% до 4,3%. В дополнение к железу (Fe), его химический состав в основном включает в себя такие элементы, как углерод (C), кремний (SI), марганцкий (MN), фосфор (P) и серная (S). Согласно морфологии сценариев графита и применения, свиноводство может быть классифицировано на:

• Стальной свиноводной железо: с содержанием кремния <1,75%, углерод существует в виде цементита (Fe₃C), а поверхность перелома является серебряным белым. В основном он используется в качестве сырья для преобразователя стали.

• Литейное железо. Это подходит для производства кастинга.

• Плодочный железо: с помощью обработки сфероидации, графит представляет сферическую форму, с механическими свойствами, превосходящими обычного чугуна, и скоростью удлинения 2–20%.

II Основные характеристики и теоретические данные температуры плавления свиноводного железа

(А) Диапазон пластинга и эвтектическая реакция

Точка плавления чистого железа составляет 1538 ° C, в то время как точка свиноводства значительно ниже из -за его углерода и легирующих элементов. Характеристики его точки плавления следующие:

• Диапазон плавления: температура плавления железа свиноводства обычно варьируется от 1148 ° C до 1250 ° C, специально определяемое содержанием углерода и составом сплава.

• Эвтектическая точка: когда содержание углерода составляет 4,3%, свиноводство подвергается эвтектической реакции (L → γ+Fe₃C) при 1148 ° C, образуя структуру ledeburite.

• Сравнение со сталью: сталь имеет содержание углерода <2,11%, а его температура плавления уменьшается с 1538 ° C до приблизительно 1300 ° C, когда увеличивается содержание углерода, что значительно выше, чем у свиноводного железа.

(Б) Данные точки плавления типичных композиций

Iii. Ключевые факторы, влияющие на температуру плавления свиноводства и их механизмы

(А) Доминирующая роль содержания углерода

Углерод является основным элементом, влияющим на температуру плавления свиноводного железа, и его эффект следует приблизительному линейному закону:

• Количественная взаимосвязь: на каждые 0,1% увеличивается содержание углерода, температура плавления уменьшается примерно на 13 ° C.

• Анализ механизма: углерод формирует интерстициальные твердые растворы или цементит в железе, нарушая регулярное расположение атомов железа и ослабление энергии металлической связи, тем самым снижая температуру плавления.

(Б) Синергетические эффекты легирующих элементов

1. Кремний (да):

• Эффект: на каждый 1% увеличивается содержание кремния, температура плавления увеличивается примерно на 30 ° C.

• Механизм: SI образует заметные твердые растворы с Fe, увеличивая искажение решетки и усиление межатомной силы связывания.

• Эффект: Влияние на температуру плавления слабое, и увеличение содержания марганца слегка снижает температуру плавления.

• Побочный эффект: Mn реагирует с S с образованием MNS с высокой точки зрения (1600 ° C), смягчая опасность горячей шкоти.

• Эффект: на каждое увеличение содержания фосфора на 0,1%, температура плавления уменьшается примерно на 5 ° C.

• Риск: фосфор разделяет на границах зерен, образуя эвтектические фазы с низкой точкой, усугубляя холодную хрупкость.

• Опасность: сера образует Eutectic FES-FE (температура плавления 985 ° C) с железом, вызывая заготовку во время горячей работы (явление горячей краткости).

• Стандарт управления: содержание серы в промышленном железе свиней обычно составляет <0,05%.

IV Применение точки плавления свиноводного железа в промышленном производстве

(А) контроль температуры в процессах литья

1. Настройка температуры плавления:

• Температура плавления серого чугуна, как правило, составляет 1350–1,450 ° C (на 150–250 ° C выше, чем в температуре плавления), чтобы обеспечить текучесть расплавленного железа.

• Из -за необходимости обработки сфероидации температура плавления пластичного железа должна быть увеличена до 1400–1500 ° C, чтобы предотвратить преждевременное окисление сфероидационных агентов.

• Литье из машинного инструмента: использование серого чугуна с низкой темой плавления и хорошей текучести, процесс литья песка принимается, и температура заливки контролируется при 1380–1,420 ° C.

• Автомобильные тормозные диски: выбирается чугун с вермикулярным графитом, с температурой плавления около 1200 ° C и температурой заливки 1350 ° C для обеспечения устойчивости к износу и нагрева.

(Б) термодинамическая основа процессов изготовления стали

1. Взрывная печь Ironmaking:

• Температура очага должна сохраняться при 1400–1500 ° C, чтобы расплавлять свиноводство (температура плавления 1 148–1,250 ° C) и отделить его от шлака.

• Точка плавления шлака контролируется при 1300–1,400 ° C, а разделение шлак-железа достигается путем корректировки соотношения CAO/SIO₂ (основность).

• Температура выдувания должна достигать 1600–1650 ° C для окисления углерода в железе свиньи (C+O₂ → CO), уменьшая содержание углерода до 2,11%.

• Температура конечной точки контролируется в режиме реального времени термопары, с контролем ошибки ± 10 ° C.

  
  

V. Экспериментальные методы измерения и стандарты для температуры плавления свиньи железа

(А) Тепловой анализ (GB/T 4336-2016)

1. Принцип: Определите температуру фазового перехода, записывая точку перегиба температуры в кривой охлаждения образца.

2. Оборудование: печь сопротивления (точность контроля температуры ± 5 ° C), система сбора данных.

3. Процедура: Нагрейте образец до 1600 ° C при 10 ° C/мин, удерживайте в течение 30 минут, затем охладите с печью и постройте кривую температуры. Точка перегиба - это диапазон плавления.

(Б) дифференциальная сканирующая калориметрия (DSC, ASTM E793-19)

1. Точность: может быть точной до ± 1 ° C, способной обнаруживать незначительные тепловые эффекты.

2. Применение: DSC тестирование серого чугуна (C 3,2%, Si 1,8%) показывает, что его начальная температура плавления составляет 1182 ° C, полная температура плавления составляет 1235 ° C, а энтальпия плавления составляет 210 J/G.

VI Исследовательские границы и технологические разработки точки плавления свиноводного железа

(А) Разработка новых материалов

1. Низкотемпературное литье свиноводного железа: добавляя такие элементы, как BI и SN, температура плавления снижается до менее 1100 ° C для подложки для микроэлектроники.

2. Высокотемпературное чугун с высокой температурой: добавление CR (12–15%) и Ni (3–5%) увеличивает точку плавления до 1300 ° C, подходящих для линий цементной печи.

(Б) Технология численного моделирования

Используя программное обеспечение Thermo-CALC для создания модели фазовой диаграммы Fe-C-Si-Mn-P-S, можно предсказать путь температуры плавления и затвердевание различных композиций. Например:

• Моделируемая температура плавления состава железа свиньи (C 3,5%, Si 2,0%, MN 0,8%, р 0,1%, S 0,03%) составляет 1,205 ° C, с ошибкой <0,3%по сравнению с экспериментальным значением (1,208 ° C).

VII. Авторитетные справочные ресурсы

1. Металлургия железа и стали (Zhu Yingxiong, 2018): систематически излагает термодинамическую связь между составом железа свиноводства и температурой плавления.

2. Американское общество тестирования и материалов (ASTM) Стандарт: ASTM A48-18 Стандартная спецификация для отливок серого железа.

3. Вход Википедия "Железный": https://en.wikipedia.org/wiki/pig_iron (Доступно 2 июля 2025 г.).

В качестве основного параметра термодинамических свойств материала точное управление температурой плавления железа проходит через весь процесс от плавки руды до конечных продуктов. Достижение синергетического сопоставления между точкой плавления и свойствами посредством конструкции композиции и оптимизации процессов остается исследованием в области железа и стальных материалов.