Phốt pho sắt

Phốt pho sắt (công thức hóa học: Fe₃P, thường viết tắt là FeP) là một hợp kim sắt bao gồm sắt (Fe) và phốt pho (P), với hàm lượng phốt pho thường dao động từ 20% đến 35%. Không giống như phốt pho tinh khiết (rất độc hại và dễ bay hơi), phốt pho sắt ổn định, dễ xử lý và-hiệu quả{4}}về mặt chi phí, khiến nó trở thành nguồn phốt pho được ưa chuộng để sản xuất thép, đúc và sản xuất hợp kim đặc biệt.

Hợp kim FeP được sản xuất thông qua quá trình luyện kim pyrometallurgical, sử dụng quặng phốt pho (apatite hoặc photphorite), quặng sắt và than cốc làm nguyên liệu thô. Quá trình này có hai con đường chính:

 Phương pháp lò hồ quang điện (EAF):Nấu chảy quặng hỗn hợp ở nhiệt độ-cao (1500–1600 độ ), tạo ra sắt photpho có độ tinh khiết cao- (P Lớn hơn hoặc bằng 30%) với ít tạp chất-thích hợp cho các hợp kim có độ chính xác cao.
 Phương pháp lò cao:Đồng-nấu chảy với sản xuất sắt, tạo ra phốt pho sắt có độ tinh khiết thấp{1}}đến{2}}trung bình (P=20–25%) với chi phí thấp hơn-lý tưởng cho sản xuất thép số lượng lớn.

Cả hai quy trình đều chuyển đổi nguyên tố phốt pho độc hại thành Fe₃P ổn định, loại bỏ các mối nguy hiểm khi xử lý và đảm bảo giải phóng phốt pho đồng đều trong kim loại nóng chảy.

Lưu ý quan trọng: Hàm lượng phốt pho trực tiếp xác định chức năng-lớp P cao hơn sẽ tăng cường khả năng chống mài mòn nhưng có thể làm tăng độ giòn; cấp P thấp hơn sẽ cân bằng độ bền và độ dẻo cho kết cấu thép.

Khả năng kiểm soát hàm lượng phốt pho và cải thiện tính chất kim loại của Ferro Photpho khiến nó không thể thiếu trong các ngành công nghiệp chính:

Luyện thép: Khử oxy và tăng cường hợp kim

Phụ trợ khử oxy:

Trong thép kết cấu hợp kim-thấp, việc thêm 0,2–0,5% phốt pho sắt-thấp phốt pho (20–25% P) có tác dụng với ferrosilicon để loại bỏ lượng oxy dư (O) từ 50–70 ppm xuống Nhỏ hơn hoặc bằng 25 ppm. Phốt pho phản ứng với O để tạo thành P₂O₅ ổn định, kết hợp với SiO₂ để tạo thành xỉ có điểm nóng chảy-thấp (dễ loại bỏ), làm giảm 30% tạp chất oxit.

Tăng cường hợp kim:

Đối với thép-cường độ cao (ví dụ: thép khung ô tô), việc bổ sung phốt pho có kiểm soát (0,05–0,1% thông qua phốt pho sắt) sẽ tăng độ bền kéo lên 10–15% và cường độ chảy tăng 8–12%-mà không làm giảm độ dẻo (độ giãn dài vẫn Lớn hơn hoặc bằng 20%).

Thép phong hóa:

Thêm 0,06–0,12% P qua-phốt pho sắt phốt pho trung bình (25–30% P) tạo thành màng oxit Fe-P dày đặc trên bề mặt thép, cải thiện khả năng chống ăn mòn lên 50% so với thép kết cấu thông thường-được sử dụng trong cầu, đường sắt và các công trình ngoài trời.

Đúc: Cải thiện tính lưu động và chống mài mòn

Đúc sắt xám:

Phospho-trung bình FeP (25–30% P) được thêm vào ở mức 0,3–0,6% cải thiện tính lưu động của sắt nóng chảy thêm 15–20%, cho phép đúc các bộ phận có thành mỏng-phức tạp (ví dụ: vỏ máy bơm, thân van) với khuyết tật co ngót tối thiểu. Nó cũng làm tăng độ cứng bề mặt lên 20–25%, tăng cường khả năng chống mài mòn cho các bộ phận cơ khí.

Điều chỉnh sắt dẻo:

Trong trục khuỷu bằng sắt dẻo, vết phốt pho (0,02–0,04% thông qua-phốt pho FeP thấp) làm giảm "thoái hóa nốt sần" ở các phần dày, đảm bảo độ bền đồng đều trên toàn bộ vật đúc-tỷ lệ phế liệu giảm từ 6% xuống 2% tại một xưởng đúc ở Châu Âu.

Hợp kim đặc biệt: Chịu mài mòn và chịu nhiệt

Hợp kim chống mài mòn-:

FeP-phốt pho cao (30–35% P) là thành phần chính của hợp kim Fe-P-C (được sử dụng trong ống lót máy nghiền, gầu máy xúc). Thêm 8–12% P tạo thành các pha Fe₃P cứng (độ cứng Lớn hơn hoặc bằng 900 HV), làm cho hợp kim có khả năng chống mài mòn-gấp 3 lần so với thép mangan.

Hợp kim chịu nhiệt-:

Trong hợp kim Fe-Cr-P dùng cho các bộ phận lò nung, phốt pho (5–8% thông qua sắt phốt pho) cải thiện khả năng chống oxy hóa ở 800–900 độ, kéo dài tuổi thọ sử dụng của bộ phận thêm 40% so với chỉ dùng thép Cr-.

Chú phổ biến: phốt pho sắt, nhà sản xuất, nhà cung cấp, nhà máy sản xuất phốt pho sắt Trung Quốc