Влияние кремния на свойства стали

Для многих материалов в углеродистой стали он содержит менее 0,5% Si, который обычно используется в качестве восстановителя и раскислителя в процессе производства стали.

Кремний можно растворить в феррите и аустените для повышения твердости и прочности стали, его действие уступает только фосфору и сильнее, чем марганец, никель, хром, вольфрам, молибден, ванадий и другие элементы. Однако, когда содержание кремния превышает 3%, пластичность и ударная вязкость стали значительно снижаются. Кремний может улучшить предел упругости, предел текучести и коэффициент текучести (σs/σb) стали, а также усталостную прочность и коэффициент усталости (σ-1/σb). По этой причине в качестве пружинной стали может использоваться кремниевая или кремний-марганцевая сталь.

Кремний снижает плотность, теплопроводность и электропроводность стали. Это может способствовать укрупнению ферритовых зерен и снижению коэрцитивной силы. Он имеет тенденцию уменьшать анизотропию кристалла, так что намагничивание становится легким, а магнитное сопротивление уменьшается.Его можно использовать для производства электротехнической стали, поэтому потери на магнитный гистерезис листа из кремнистой стали низкие. Кремний может улучшить магнитную проницаемость феррита, так что стальной лист имеет более высокую интенсивность магнитной индукции в более слабом магнитном поле. Однако кремний снижает магнитную индукцию стали в сильных магнитных полях. Кремний обладает сильной раскисляющей способностью, тем самым уменьшая эффект магнитного старения железа.

Когда кремнийсодержащая сталь нагревается в окислительной атмосфере, на поверхности будет образовываться слой пленки SiO2, тем самым улучшая стойкость стали к окислению при высокой температуре.

Кремний может способствовать росту столбчатых зерен в литой стали и снижать пластичность. Если кремнистая сталь быстро остывает при нагревании, из-за низкой теплопроводности разница температур внутри и снаружи стали велика, поэтому она ломается.

Кремний может снизить свариваемость стали. Поскольку способность связывать кремний с кислородом выше, чем у железа, при сварке легко образуется силикат с низкой температурой плавления, который увеличивает текучесть шлака и расплавленного металла, вызывает разбрызгивание и влияет на качество сварки. Кремний является хорошим раскислителем. При использовании алюминия для раскисления добавление определенного количества кремния по мере необходимости может значительно улучшить характеристики раскисления. В стали остается некоторое количество кремния, который поступает в качестве сырья при производстве чугуна и стали. В кипящей стали содержание кремния ограничено до <0,07%, а когда его добавляют преднамеренно, во время производства стали добавляют сплав ферросилиция.