Đặc điểm cốt lõi củahợp kim sắt photphođược xác định bởi hàm lượng phốt pho và kiểm soát tạp chất:
Phạm vi thành phần:P 15%-25%, Fe 65%-75%, tạp chất Si Nhỏ hơn hoặc bằng 3,0%, Mn Nhỏ hơn hoặc bằng 2,0%, C Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0%, S Nhỏ hơn hoặc bằng 0,1%, P Nhỏ hơn hoặc bằng 0,06%;
Tính chất vật lý:Điểm nóng chảy 1100-1250 độ, mật độ 6,8-7,2 g/cm³, cục màu xám bạc (5-50 mm) hoặc dạng hạt (1-10 mm), kết cấu cứng và giòn, ổn định hóa học mạnh ở nhiệt độ cao;
Ưu điểm cốt lõi:Chi phí thấp, hiệu quả tăng cường đáng kể; chi phí bổ sung phốt pho chỉ bằng 1/5-1/3 chi phí bổ sung niken và crom, phù hợp cho sản xuất quy mô lớn;
Rủi ro chính: Excessive phosphorus content (P>0,06% trong thép) dễ dẫn đến giòn nguội, đòi hỏi phải kiểm soát chặt chẽ lượng bổ sung.
Chức năng cốt lõi và tác dụng định lượng của hợp kim Ferrophosphorus
(1) Công nghiệp thép: Chức năng kép là tăng cường và chống ăn mòn
Tăng cường giải pháp rắn:
Cơ chế tác dụng:Các nguyên tử phốt pho tích hợp vào mạng ferit, gây biến dạng mạng, cản trở chuyển động trật khớp và cải thiện độ bền và độ cứng của thép;
Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,03%-0,05% phốt pho (được đưa vào qua hợp kim fep) vào thép kết cấu hợp kim thấp làm tăng độ bền kéo lên 10%-15% và độ cứng (HB) lên 15-25, khiến nó phù hợp cho các cấu kiện xây dựng và kết cấu cơ khí;
Các biện pháp phòng ngừa: When the phosphorus content is >0,06%, độ bền va đập ở nhiệt độ-thấp (-20 độ ) của thép giảm 30%-50%, cần bổ sung mangan và niken để giảm bớt độ giòn lạnh.
Cải thiện khả năng chống ăn mòn:
Cơ chế tác dụng:Phốt pho thúc đẩy sự hình thành màng thụ động Fe₃(PO₄)₂ dày đặc trên bề mặt thép, cản trở sự xâm nhập của môi trường ăn mòn;
Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,04% -0,05% phốt pho vào thép cacbon thông thường giúp cải thiện khả năng chống ăn mòn trong khí quyển thêm 20% -30% và kéo dài tuổi thọ sử dụng lên 1-2 lần, phù hợp cho các bộ phận máy móc nông nghiệp và xây dựng ngoài trời.
(2) Công nghiệp đúc: Tinh chế ngũ cốc và tối ưu hóa chất lỏng
Tinh chế ngũ cốc:
Cơ chế tác dụng:Phốt pho, với tư cách là lõi tạo mầm không đồng nhất, thúc đẩy quá trình tạo mầm hạt trong quá trình hóa rắn gang, tinh chế cấu trúc vi mô than chì và ma trận;
Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,05% -0,08% phốt pho (được đưa vào thông qua hợp kim sắt phốt pho) vào sản xuất gang xám làm tăng độ bền kéo của vật đúc từ 200MPa lên 250-280MPa, cải thiện độ bền va đập thêm 15% -20% và đạt được độ đồng đều than chì là 5-6;
Cải thiện tính lưu động:
Cơ chế tác dụng:Phốt pho làm giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của sắt nóng chảy, nâng cao khả năng làm đầy;
Hiệu ứng định lượng:Thêm 0,06%-0,09% phốt pho vào vật đúc có cấu trúc phức tạp (chẳng hạn như đầu xi-lanh động cơ) làm tăng tính lưu động của sắt nóng chảy lên 10%-15%, giảm tỷ lệ lỗi của quá trình "làm đầy không đầy đủ" và "đóng nguội" từ 1,2% xuống 0,3%.
(3) Công nghiệp hóa chất: Nguyên liệu thô và chức năng vận chuyển
Chuẩn bị photphat:
Ứng dụng cốt lõi:Hợp kim photphat sắt phản ứng với axit sunfuric và axit nitric để tạo ra các sản phẩm như photphat sắt và kali dihydro photphat, với tỷ lệ chuyển hóa phốt pho là 85% -90%;
Thông số định lượng:1 tấn hợp kim sắt photphat với 20% P có thể tạo ra 2,5-3 tấn photphat sắt (cấp ắc quy), thích hợp làm vật liệu cực âm của pin lithium trong xe năng lượng mới;
Chất mang xúc tác:
Đặc điểm và ưu điểm:Sau khi nghiền và kích hoạt, diện tích bề mặt riêng đạt 10-20 m2/g và độ bền cơ học lớn hơn hoặc bằng 15 MPa;
Kịch bản phù hợp:Được nạp các thành phần hoạt tính như niken và coban, được sử dụng trong các phản ứng hydro hóa và khử lưu huỳnh hóa dầu, cải thiện hiệu suất xúc tác lên 15% -20%.
Khả năng tương thích ứng dụng của các loại hợp kim Ferrophosphorus khác nhau
| Cấp | Hàm lượng phốt pho (P) | Giới hạn tạp chất lõi (Si/Mn/C) | Kịch bản ứng dụng cốt lõi | Bổ sung được đề xuất |
| FeP20 | 18%-22% | Nhỏ hơn hoặc bằng 3,0%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 2,0%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 1,0% | Tăng cường thép hợp kim thấp{0}}và thép cacbon thông thường | 0,1% -0,3% khối lượng thép nóng chảy |
| FeP23 | 21%-25% | Nhỏ hơn hoặc bằng 2,5%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 1,5%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8% | Đúc chính xác, đúc kết cấu phức tạp | 0,15% -0,4% khối lượng sắt nóng chảy |
| FeP18 | 15%-18% | Nhỏ hơn hoặc bằng 3,5%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 2,5%/ Nhỏ hơn hoặc bằng 1,2% | Hóa chất điều chế photphat, hỗ trợ xúc tác | Điều chỉnh theo yêu cầu phản ứng (thường là 5% -10%) |
Những điểm chính để kiểm soát việc sử dụng
Thời điểm bổ sung:
Luyện thép: Thêm vào trong các giai đoạn sau của quá trình khai thác bộ chuyển đổi (nhiệt độ thép 1500-1550 độ) để đảm bảo độ phân tán đồng đều;
Đúc: Thêm vào trong các giai đoạn sau của quá trình nấu chảy sắt nóng chảy (nhiệt độ 1450-1500 độ ) để tránh việc bổ sung sớm dẫn đến đốt cháy phốt pho.
Kiểm soát liều lượng:
Tính toán dựa trên hàm lượng phốt pho mục tiêu (ví dụ: nếu thép mục tiêu có P=0.04%, sử dụng hợp kim FeP20 thì liều lượng=0.04% ÷ 20%=0.2%);
Cần phải thử nghiệm-quy mô nhỏ trước khi sản xuất hàng loạt để xác minh hiệu suất và loại bỏ nguy cơ giòn nguội trước khi áp dụng-quy mô lớn.
