Leghe di magnesio ferrosiliciosono leghe composite con ferro (Fe), silicio (Si) e magnesio (Mg) come componenti principali. Alcuni gradi contengono elementi delle terre rare (come Ce e La). Le loro proprietà principali supportano la loro multifunzionalità:
Gamma di composizione:Si 40%-50%, Mg 5%-10%, bilancio Fe, contenuto di terre rare 0,1%-1,0% (opzionale), impurità S inferiore o uguale a 0,05%, P inferiore o uguale a 0,04%;
Proprietà fisiche:Punto di fusione 1100-1200 gradi, densità 6,8-7,0 g/cm³, in forma di blocco o granulare (dimensione 5-30 mm), facilmente spezzabile e altamente attivo chimicamente alle alte temperature;
Vantaggi principali:L'effetto sinergico del silicio e del magnesio fornisce molteplici funzioni tra cui la disossidazione, la desolforazione e l'affinamento del grano, rendendolo più efficiente e meno costoso rispetto ai singoli additivi.
Principali vantaggi applicativi delle leghe FeSiMg in metallurgia
(1) Disossidazione ad alta-efficienza: migliora la purezza del metallo e riduce i difetti
Meccanismo d'azione:
Sia il silicio che il magnesio hanno una forte attività disossidante. Reagiscono con FeO nell'acciaio fuso (Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe; Mg + FeO → MgO + Fe). Il SiO₂ e l'MgO risultanti hanno densità molto inferiori rispetto all'acciaio fuso, il che li rende facili da galleggiare e da rimuovere con le scorie. Inoltre, MgO può formare scorie composite a basso-punto di fusione-(punto di fusione intorno a 1300 gradi) con SiO₂, migliorando la capacità di adsorbimento delle inclusioni.
Effetto quantitativo:
Quando la quantità aggiunta è pari allo 0,2%-0,5% della massa di acciaio fuso, il contenuto di ossigeno dell'acciaio fuso può essere ridotto da 80-100 ppm a 30-40 ppm, con un'efficienza di disossidazione superiore del 25%-30% rispetto a quella del solo ferrosilicio.
Applicazioni adatte:
Pre-disossidazione o disossidazione finale nella produzione dell'acciaio con convertitori e forni elettrici ad arco, particolarmente adatta per la produzione di acciaio strutturale e legato di alta-qualità.
(2) Desolforazione profonda: riduzione del rischio di fragilità dei metalli a caldo
Meccanismo d'azione:
Il magnesio ha una forte affinità per lo zolfo, reagendo per formare MgS stabile, che è insolubile nell'acciaio fuso e facilmente rimosso con la sedimentazione delle scorie; gli elementi delle terre rare (come il Ce) possono contribuire alla desolforazione, generando Ce₂S₃, migliorando ulteriormente l'efficienza della desolforazione.
Effetto quantitativo:
Quando la quantità aggiunta è compresa tra 0,3% e 0,6%, il contenuto di zolfo nell'acciaio fuso può essere ridotto dallo 0,05% a meno dello 0,01%, con un tasso di desolforazione superiore all'80%; nella produzione di ghisa duttile, il contenuto di zolfo dopo la desolforazione è inferiore o uguale allo 0,02%, il che può evitare l'effetto inibitorio dello zolfo sulla sferoidizzazione della grafite.
Valore fondamentale:
Riduce la fragilità a caldo dell'acciaio, migliora le prestazioni di saldatura e la plasticità della lavorazione e prolunga la durata dei componenti metallici.
(3) Lega di precisione: ottimizzazione delle proprietà meccaniche dei metalli
Meccanismo di rafforzamento sinergico:
Il silicio si dissolve nel reticolo del ferro, provocando la distorsione del reticolo e migliorando resistenza e durezza; il magnesio affina i grani (la dimensione dei grani diminuisce da 60μm a 30-40μm), migliorando tenacità e plasticità; gli elementi delle terre rare purificano i bordi dei grani, migliorando ulteriormente la resistenza alla corrosione e alla fatica.
Effetti applicativi di diversi metalli:
Acciaio basso-legato-ad alta resistenza:L'aggiunta dello 0,4%-0,8% di lega di silicio-magnesio aumenta la resistenza alla trazione del 15%-20%, la resistenza allo snervamento del 10%-15% e l'allungamento rimane maggiore o uguale al 20%;
Acciaio-resistente al calore:Il silicio e il magnesio migliorano sinergicamente la stabilità alle alte-temperature; a 600 gradi, la ritenzione di resistenza aumenta dal 70% a oltre l'85%, adatto per componenti di caldaie e forni;
Acciaio-resistente all'usura:La lega di magnesio e silicio ferro forma fasi puntiformi (come Mg₂Si) nella struttura metallica, migliorando la resistenza all'usura del 30%-40%, adatta per parti meccaniche resistenti all'usura.
(4) Inoculo ad alta-efficienza: miglioramento della microstruttura e delle proprietà dei getti
Meccanismo d'azione:
Nella fusione della ghisa, la lega Ferro di silicio e magnesio, come inoculante, promuove la precipitazione della grafitizzazione, affina i grani di grafite (il diametro dello sferoide di grafite diminuisce da 50μm a 20-30μm), ottimizza la morfologia della grafite (da scaglie a sferoidi fini/strutture simili a vermi) e riduce la tendenza alla formazione di ghisa bianca.
Effetto quantitativo:
Nella produzione di ghisa duttile, la quantità aggiunta è pari allo 0,8%-1,2% della massa di ferro fuso, il tasso di sferoidizzazione della grafite può raggiungere oltre il 90%, la resistenza alla trazione aumenta da 300 MPa a oltre 450 MPa e la resistenza all'impatto aumenta del 50%-70%; il tasso di scarto dei getti di forma complessa (come i blocchi motore) diminuisce dal 10% a meno del 3%.
Scenari applicativi adatti:
Fusione di ghisa grigia e ghisa sferoidale, particolarmente adatta alla produzione di getti di precisione e parti strutturali complesse.
(5) Ottimizzazione della fluidità del fuso: miglioramento della qualità della formatura del fuso
Meccanismo d'azione:
Le leghe di magnesio ferrosilicio possono ridurre la tensione superficiale dell'acciaio/ferro fuso, diminuendo la viscosità del fuso del 15%-20% e migliorando la capacità di riempimento.
Valore fondamentale:
Rende più facile il riempimento del metallo fuso nella cavità dello stampo, riducendo i difetti di fusione come "riempimento insufficiente" e "chiusura a freddo", migliorando la precisione dimensionale e la finitura superficiale dei getti; contemporaneamente favorisce la flottazione delle inclusioni, esaltando ulteriormente la purezza del metallo.
Punti di controllo per la selezione e l'utilizzo delle leghe di silicio-e magnesio
(1) Logica di selezione: abbina il voto in base allo scenario
| Scenari applicativi | Tipi di grado consigliati | Requisiti dei componenti principali (Si/Mg) | Vantaggi principali |
| Disossidazione e desolforazione nella produzione siderurgica ordinaria | Tipo a basso contenuto di magnesio (FeSiMg5-6) | 45%-50%/5%-6% | Costo bilanciato, adatto per acciai generici |
| Inoculo di ferro duttile per sferoidizzazione | Tipo medio di magnesio (FeSiMg8-10) | 40%-45%/8%-10% | Buon effetto sferoidizzante, ottima morfologia della grafite |
| Acciaio legato di fascia alta-, fusioni di precisione | Tipo di terre rare (FeSiMgRe) | 42%-48%/7%-9%, Re 0,5% | Confini del grano purificati per prestazioni più stabili |
(2) Precauzioni d'uso
Controllo del dosaggio:Un'aggiunta eccessiva può facilmente portare all'infragilimento del metallo (ad esempio, un contenuto eccessivo di magnesio riduce la resilienza dell'acciaio di oltre il 20%). È richiesto un calcolo accurato basato sulle prestazioni target.
Tempi di aggiunta:Aggiungere durante il processo di maschiatura nella produzione dell'acciaio; aggiungere 1-3 minuti prima di versare nella colata per evitare un'aggiunta prematura che porti alla combustione del magnesio.
Condizioni di conservazione:Conservare in un ambiente asciutto e sigillato per evitare l'ossidazione dovuta all'umidità (l'ossidazione produce una pellicola di MgO, riducendo la reattività). Il periodo di conservazione non deve superare i 6 mesi.
