I. برنامه های اصلی: صنعت فولاد (بیش از 90٪ سهم)
صنعت فولاد بزرگترین مصرف کننده آلیاژهای فروکروم است. محتوای کربن{1} مختلف فروکروم با گریدهای مختلف فولاد مطابقت دارد و عملکرد اصلی آن افزایش خواص فولاد از طریق "آلیاژسازی" است.
1. تولید فولاد ضد زنگ (کاربرد اصلی)
ویژگی اصلی فولاد ضد زنگ-مقاومت در برابر خوردگی- اساساً به "فیلم غیرفعال سازی" (Cr2O3) تشکیل شده توسط کروم روی سطح فولاد وابسته است. این فیلم اکسیژن و آب را جدا می کند و از زنگ زدگی جلوگیری می کند. آلیاژهای فروکروم به عنوان منبع اولیه کروم در ذوب فولاد ضد زنگ عمل می کنند، با محتوای کربن که مستقیماً نوع فولاد ضد زنگ را تعیین می کند:
آهن با کروم کربن بالا (C > 4%): برای ذوب فولاد ضد زنگ مارتنزیتی (مانند فولاد 410، 420) استفاده می شود. این نوع بر سختی و استحکام تاکید دارد که به طور گسترده در کارد و چنگال، شیرآلات، قطعات مکانیکی و غیره استفاده می شود (به مقاومت خوردگی متوسطی نیاز دارد و به هزینه{8}} حساس است).
آهن متوسط-کربن کروم (0.5%-4%): برای تولید فولاد ضد زنگ فریتی (مثلاً فولاد 430)، که معمولاً در محفظه لوازم خانگی و مواد تزئینی یافت میشود (مقاومت در برابر خوردگی بهتری نسبت به فولاد مارتنزیتی با هزینه کمتر از فولاد آستنیتی ارائه میدهد).
کم-کربن/فوقالعاده-کم-آهن کروم کربن (C <0.5%, فوق-C <0.15%): برای تولید فولادهای زنگ نزن آستنیتی (مثلاً فولاد 304، 316) و اتومبیلهای فوق{10}}کم{13} فولاد ضد زنگ (6،{11}L). این فولادهای ضد زنگ مقاومت در برابر خوردگی استثنایی از خود نشان می دهند و به کنترل دقیق محتوای کربن نیاز دارند (کربن با کروم واکنش می دهد تا کاربید تشکیل دهد، کروم را تخلیه می کند و لایه غیرفعال را مختل می کند). آنها به طور گسترده در تجهیزات شیمیایی، دستگاه های پزشکی، ماشین آلات پردازش مواد غذایی و ظروف آشپزخانه{17}بالا استفاده می شوند.
به عنوان مثال: فولاد ضد زنگ 304 حاوی تقریباً 18٪ کروم است که تقریباً تمام کروم از آلیاژ آهن کروم تهیه می شود. 316L (فوق العاده-کم کربن) باید از آهن کروم میکرو-کربن استفاده کند تا از محتوای کربن کمتر از 0.03 درصد اطمینان حاصل شود.
2. فولاد ابزار و فولاد قالب: افزایش سختی و مقاومت در برابر سایش
فولادهای ابزار (مثلاً-فولاد با سرعت بالا) و فولادهای قالب (فولادهای قالب سرد/گرم) اصطکاک و ضربه شدید- را تحمل میکنند. افزودن آلیاژهای آهن کروم عملکرد هسته را از طریق "تقویت محلول" و "تقویت کاربید" افزایش می دهد:
آهن{0}کرم کربن بالا: برای فولادهای ابزار سرد-کار (مثلاً فولاد Cr12) با محتوای تقریباً 12 درصد کروم استفاده میشود. کاربیدهای{7}}Cr₇C3 با سختی بالا تشکیل میدهد و قالبها را قادر میسازد تا در برابر سایش ناشی از کوبیدن سرد و اکستروژن سرد مقاومت کنند. مناسب برای ساخت قالب های مهر زنی، قیچی و غیره
فروکروم متوسط-تا-کربن کم: در فولادهای-سرعت بالا (مانند W18Cr4V) استفاده میشود، جایی که کروم سختی قرمز را افزایش میدهد (توانایی حفظ سختی در دماهای بالا). این کار از نرم شدن در حین برش با سرعت بالا جلوگیری می کند و آن را برای برش های ماشین ابزار، مته ها و کاربردهای مشابه مناسب می کند.
3. فولاد بلبرینگ: عمر خستگی طولانیتر
بلبرینگها بارهای متناوب با فرکانس بالا را در حین کار تحمل میکنند و مقاومت در برابر سایش و استقامت خستگی فوقالعاده را میطلبد. آلیاژهای آهن کروم (عمدتاً آهن کروم کربن متوسط{{2}) به عنوان افزودنی های حیاتی در فولادهای یاتاقانی مانند GCr15 عمل می کنند:
با محتوای تقریباً 1.5٪ کروم، کاربیدهای ریز و یکنواخت Cr23C6 را با کربن تشکیل می دهد. این کاربیدها به طور یکنواخت در سراسر ماتریس فولاد توزیع می شوند و سختی را افزایش می دهند (جلوگیری از سایش) در حالی که از انتشار ترک جلوگیری می کنند (عمر خستگی را افزایش می دهند). آنها به طور گسترده ای در یاتاقان های توپ / مسیرهای مسابقه برای اتومبیل، ماشین ابزار و موتورهای الکتریکی استفاده می شوند.
4. فولاد ساختاری{1}}با استحکام بالا: افزایش چقرمگی و مقاومت در برابر آب و هوا
بخش هایی مانند ماشین آلات ساختمانی (بیل مکانیکی، جرثقیل های برجی)، پل ها، و ساختمان های بلند{0}به فولاد سازه ای با "استحکام بالا + چقرمگی بالا" نیاز دارند. آلیاژهای آهن کروم (متوسط-کربن کم) با عناصری مانند منگنز و سیلیکون هم افزایی می کنند:
افزایش استحکام تسلیم (به عنوان مثال، فولاد با مقاومت بالا Q690) در حالی که از افزایش شکنندگی جلوگیری می کند.
محتوای کم کروم (1٪ -3٪) مقاومت در برابر آب و هوا (مقاومت در برابر خوردگی جو) را برای پل های فضای باز، ظروف و غیره (معروف به "فولاد هوازدگی") بهبود می بخشد.
5. فولادهای عملکردی تخصصی: کاربردهای طاقچه برای مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر خوردگی
فولادهای مقاوم در برابر حرارت (مثلاً لولههای دیگ بخار نیروگاه، اجزای موتور هواپیما): آلیاژهای آهن کروم (متوسط-کربن کم) همراه با نیکل، تنگستن و غیره، لایههای اکسیدی پایداری را تشکیل میدهند که از اکسید شدن در دماهای بالا جلوگیری میکنند و در عین حال استحکام دمایی بالا را افزایش میدهند.
فولاد مقاوم در برابر اسید-(مانند مخازن ذخیره مواد شیمیایی، مخازن ترشی): متکی به محتوای کروم بالا (17%{5}}25%) است که برای اطمینان از مقاومت در برابر خوردگی در محیط های اسیدی قوی (مانند اسید سولفوریک، اسید نیتریک) به آهن کروم کم کربن نیاز دارد.
II. کاربردهای ثانویه: ریخته گری، جوشکاری و سایر زمینه ها
1. صنعت ریخته گری: تولید-ریخته گری مقاوم در برابر سایش
بخش ریختهگری به مقادیر زیادی از ریختهگریهای "سختی{{0} بالا و مقاوم در برابر سایش" (مثلاً توپهای آسیاب، آسترهای سنگ شکن، آستینهای رول آسیاب سیمان) نیاز دارد. این ریختهگریها عمدتاً «چدن-کروم بالا» هستند و کروم کاملاً از-فروکروم کربن بالا تهیه میشود:
اختلاط آهن کروم کربن بالا (C > 6٪) با آهن مذاب، محتوای کروم در قطعات ریخته گری را به 12٪ -30٪ افزایش می دهد و کاربیدهای فراوان Cr7C3 را تشکیل می دهد (سختی تا HV1300، بسیار بیشتر از چدن معمولی). مقاومت سایشی آنها 5 تا 10 برابر چدن استاندارد است، که باعث می شود آنها به طور گسترده در تجهیزات سنگ زنی و خرد کردن برای معدن، مصالح ساختمانی و صنایع متالورژی استفاده شوند.
2. مواد جوشکاری: اطمینان از عملکرد جوش
هنگام جوشکاری فولاد ضد زنگ یا فولاد با مقاومت بالا، ترکیب و خواص جوش باید با مواد پایه مطابقت داشته باشد تا از خوردگی یا ترک خوردن جلوگیری شود. آلیاژهای آهن کروم (معمولاً کم-کربن/میکرو{3}}کربن) به عنوان افزودنیهای حیاتی در الکترودهای روکش دار و سیمهای جوشکاری شار عمل میکنند:
به عنوان مثال: میله های جوشکاری فولاد ضد زنگ 304 برای اطمینان از محتوای کروم جوش بیشتر از یا مساوی 18 درصد، مطابق با مواد پایه و جلوگیری از خوردگی ناشی از کمبود کروم، به آهن کروم کربن میکرو- در پوشش فلاکس نیاز دارند.
سیمهای جوش برای فولاد سازهای{0}}با استحکام بالا از افزودنهای آهن کروم کربن متوسط-برای جلوگیری از شکستگی اتصالات، استحکام و چقرمگی جوش را افزایش میدهد.
3. سایر موارد: اکسید زدایی، گوگردزدایی و آلیاژهای ویژه
عامل اکسیدزدایی/گوگردزدایی: سیلیکون-آلیاژ کروم (حاوی 40%-45% سیلیکون، 30%{8}}35% کروم) نه تنها کروم را تامین میکند، بلکه به عنوان یک اکسید کننده و گوگرد زدا در فولادسازی با ترکیبات سیلیسی ₂ترجیحاً سی ₂واکسن (سرباره)، در حالی که کروم به گوگرد زدایی، کاهش ناخالصی های مضر (اکسیژن و گوگرد، چقرمگی فولاد را کاهش می دهد) در فولادها کمک می کند. این برای تولید گریدهای فولادی با اکسیژن کم و گوگرد کم استفاده می شود.
آلیاژهای ویژه: مقادیر کمی فروکروم در تولید آلیاژهای مبتنی بر نیکل و آلیاژهای مبتنی بر کبالت{1} (مانند آلیاژهای هوافضا-در دمای بالا) استفاده میشود، اما این نسبت بسیار کم است و یک کاربرد اصلی نیست.
خلاصه
آلیاژهای فروکروم به عنوان «توانمندکنندههای عملکرد» صنعت مدرن عمل میکنند و ارزش اصلی آنها در انتقال سه ویژگی کلیدی به مواد از طریق کروم است: مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و استحکام بالا. از ظروف آشپزخانه روزمره از جنس استنلس استیل گرفته تا تجهیزات شیمیایی صنعتی و ماشین آلات ساختمانی، و گسترش به کاربردهای پیشرفته مانند دستگاه های پزشکی و اجزای موتور هواپیما-همه به پشتیبانی از آلیاژهای فروکروم متکی هستند. در این میان، تولید فولاد ضد زنگ حیاتی ترین کاربرد آن است که به طور مستقیم ظرفیت تولید جهانی و چشم انداز تقاضا برای آلیاژهای فروکروم را تعیین می کند.
