第11讲 铁合金_原创精品文档.pdfVIP

11铁合金

11.1概述

铁合金是由一种或一种以上的金属或非金属元素与铁组成的合金，如硅铁是硅与铁的合金；锰

铁是锰与铁的合金。铁合金还包括有其它非铁质元素组成的合金，如硅钙合金是硅与钙组成的合金。

另外，铁合金也包括含铁极低的锰、铬、钒及工业硅等金属合金。

11.1.1铁合金的分类

随着现代科学技术和冶金工艺的发展，铁合金的品种在不断扩大。铁合金的品种繁多，分类方

法也多种多样，冶金行业一般按下列方法进行分类：

(1)按铁合金中的主要元素分类，如硅、锰、铬、钼、钨、钛、钒等系列铁合金。

(2)按铁合金中含碳量分类，有高碳、中碳、低碳、微碳、超微碳等品种。

(3)按生产方法分类，有高炉铁合金、电炉铁合金、炉外法(金属热法)铁合金、真空固态还原

法铁合金、转炉铁合金、电解法铁合金等。

(4)含有两种或两种以上合金元素的多元铁合金，主要品种有硅钙合金、硅锰合金、硅铬合金、

硅钙铝合金、硅锰铝合金、硅钙钡合金、硅铝钡合金等。

11.1.2铁合金的用途

铁合金是钢铁工业和机械铸造行业必不可少的重要原料之一，主要用作炼钢的脱氧剂和合金剂、

铸造晶核的孕育剂等。

(1)用作脱氧剂。炼钢过程中，钢液中的各种杂质主要是通过氧化的方式(加入氧化剂或吹氧)

去除，所以钢液中会溶有大量的氧。氧在钢液中一般是以FeO的形式存在，如果不将残留在钢中多

余的氧去除，就不能浇铸成合格的钢坯和得到力学性能良好的钢材。为此，需添加一些与氧亲和力

比铁强、且其氧化物易于从钢液中排除进入炉渣的元素，以使钢液中的氧含量降低到允许的程度，

这个过程叫做脱氧，而用于脱氧的元素或合金叫做脱氧剂。钢水中各元素与氧的结合能力的大小，

即脱氧能力，从弱到强的顺序如下：铬、锰、碳、硅、钒、钛、铝、钙。因而，炼钢生产中常用的

脱氧剂有硅铁、锰铁、硅锰合金、硅钙合金、铝等。

(2)用作合金剂。合金元素及含量不同的钢种具有不同的性能。钢中合金元素的含量是通过加

入铁合金的方法来调整的，用于调整钢中合金元素含量的铁合金称为合金剂。常用的合金剂有硅铁、

锰铁、铬铁、钨铁、钼铁、钛铁、铌铁、硼铁、镍铁等。

(3)用于铸造工业，改善铸造工艺和铸件性能。改变铸铁和铸钢性能的措施之一是改变铸件的

凝固条件，在浇铸前加入某些铁合金作为形核孕育剂，形成晶粒中心，使形成的石墨变得细小分散，

晶粒细化，从而提高铸件的性能。

(4)用作还原剂。硅铁可作为生产钼铁、钒铁等其它铁合金的还原剂；硅铬合金、锰硅合金可

分别作为生产中低碳铬铁、中低碳锰铁的还原剂。

(5)用于其它工业。在有色金属和化学工业中，铁合金的使用越来越广泛，如作为有色金属的

添加剂；中低碳锰铁用于电焊条的生产；铬铁用于生产铬化物和镀铬阳极材料等。

11.1.3铁合金的生产方法

铁合金的生产方法很多，可按以下几个方面进行分类：

A按生产设备分类

按生产设备分类主要有：

(1)高炉法。高炉法生产铁合金与高炉炼铁的工艺基本相同，目前主要是生产碳素锰铁。高炉

碳素锰铁生产的主要原料为锰矿、焦炭和熔剂以及助燃的空气或富氧，焦炭不但是还原剂，也是燃

料。原料从炉顶装入炉内，高温空气或富氧气体经风口鼓入炉内，焦炭在风口处燃烧，获得高温及

还原性气体，对矿石进行还原反应，生成的炉渣、金属积聚在炉底，通过渣口、铁口定时排除，随

着炉料的熔化下降，不断加入新料，生产是连续进行的。高炉法生产铁合金，生产率高，成本低。

但由于高炉炉内温度低，及高炉冶炼条件下金属被碳充分饱和，因此高炉法一般只用于生产易还原

元素的铁合金和低品位的铁合金，如碳素锰铁、低硅铁、低锰铁、富锰渣等。

(2)电炉法。电炉法是生产铁合金的主要方法。电炉法主要分为还原电炉(矿热炉)法和精炼

炉(电弧炉)法两种。还原电炉法是用碳作为还原剂，还原矿石生产铁合金。将混合好的炉料加入炉

内，并将电极埋在炉料中，依靠电弧和电流通过炉料而产生的电阻热加热，熔化的金属和炉渣集聚

在炉底，通过出铁口定时出铁和出渣，生产过程是连续进行的。精炼炉法是用硅(硅质合金)作为还

原剂，生产含碳量低的铁合金。依靠电弧热和硅氧化反应热进行冶炼，炉料从炉顶或炉门加入炉内，

整个冶炼过程分为引弧、加料、熔化、精炼、出铁等，生产过程为间歇进行。

(3)炉外法(金属热法)。用硅、铝或铝镁合金作还原剂，依靠还原反应产生的化学热来进行冶

炼，在筒式炉中进行。使用的原料有精矿、还原剂、