Siliziumbarium (Siliziumbariumlegierung) ist eine Eisenlegierung aus Silizium (Si) und Barium (Ba), die in der Eisen- und Stahlmetallurgie sowie in Gießereien weit verbreitet ist. Es wird hauptsächlich als Desoxidationsmittel, Entschwefelungsmittel und Impfmittel im Stahlherstellungs- und Gießprozess verwendet und kann die Qualität von Stahl und Gusseisen erheblich verbessern.
physikalische und chemische Eigenschaften
- Zusammensetzung: Silizium-Barium-Legierungen bestehen hauptsächlich aus Silizium und Barium, mit einem Siliziumgehalt von 10-40 % und einem Bariumgehalt von 10-25 %, neben geringen Mengen an Kalzium, Aluminium, Eisen und anderen Elementen.
- Aussehen: Silizium-Barium-Legierungen liegen im Allgemeinen in Form von Klumpen oder Körnern vor und haben eine silbergraue oder dunkelgraue Farbe.
- Dichte: Ca. 4,5-5,0 g/cm³, abhängig vom Bariumgehalt.
- Schmelzpunkt: Silizium-Barium-Legierungen haben einen relativ niedrigen Schmelzpunkt, normalerweise zwischen 1200-1350 Grad.
Siliziumbariumanwendungen
1. Stahlindustrie
- Desoxidationsmittel: Silizium und Barium in Silizium-Barium-Legierungen können während des Stahlherstellungsprozesses mit dem Sauerstoff im Stahl reagieren und Oxide bilden, die an die Oberfläche des Stahls schwimmen. Auf diese Weise wird dem Stahl wirksam Sauerstoff entzogen und Oxideinschlüsse im Stahl werden verhindert.
- Entschwefelungsmittel: Das Element Barium verfügt über eine starke Entschwefelungswirkung und kann mit dem Schwefel im geschmolzenen Stahl Bariumsulfid (BaS) erzeugen, wodurch der Schwefelgehalt im geschmolzenen Stahl reduziert und die Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit des Stahls verbessert wird.
2. Gießereiindustrie
- Impfmittel: Beim Gießverfahren wird eine Silizium-Barium-Legierung als Impfmittel verwendet, welche die Graphitbildung im Gusseisen fördern, die Körnung verfeinern, die mechanischen Eigenschaften des Gusseisens verbessern und Gussfehler wie Lunker und Löslichkeiten durch Schrumpfung verhindern kann.
- Modifikator: Silizium-Barium-Legierung kann auch als Modifikator für Gusseisen verwendet werden, wodurch die Mikrostruktur des Gusseisens angepasst und die Verschleißfestigkeit und Zähigkeit der Gussteile verbessert werden kann.
3. Spezielle Legierungsmaterialien
- Im Herstellungsprozess bestimmter spezieller Legierungsmaterialien kann Barium-Silizium-Legierung als Zusatzstoff verwendet werden, um die Zusammensetzung und Eigenschaften der Legierung anzupassen.
Herstellung von Siliziumbarium
Silizium-Barium-Legierungen werden üblicherweise durch Elektroofenschmelzen hergestellt. Die wichtigsten Rohstoffe sind Siliziumdioxid, Bariumerz und Reduktionsmittel (wie Koks). Bei hohen Temperaturen werden Siliziumdioxid (SiO₂) in Siliziumdioxid und Bariumverbindungen in Bariumerz zu Silizium und Barium reduziert, die sich mit Eisen zu Silizium-Barium-Legierungen verbinden.
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