铁合金

在铁钢中加入各种金属和非金属元素，能创造出各种不同性能，多种用途的各种高科技材料。但这些金属和非金属在炼钢时大部都不能或不宜以纯金属和非金属元素单体状态直接加入钢液中。如钨、钼、铌等金属熔点太高，比炼钢温度高一倍以上，炼钢温度为1600℃左右，而钨熔点高达3380℃，钼熔点为2600℃，铌熔点为2500℃，所以在钢液中难熔化，另外这些金属比重又太高，液态钢比重约7克/毫升，而钨比重高达19.3克/毫升，钼比重10.2克/毫升，铌比重8.5克/毫升，加入钢液中就沉底了，增加炼钢困难。铝、硼、硅比重又太低，铝比重2.7克/毫升，硼比重2.34克/毫升，硅比重2.33克/毫升，又易氧化，加入钢液中易浮在钢液表面上，在高温下被氧化烧掉。钒、钛比重低，钛比重4.5克/毫升，钒6.1克/毫升，熔点又高，钒为1860℃、钛为1690℃，又易氧化，在钢液面上被氧化烧掉很多，损失太大，又不易控制含量，并且单体金属制取工艺复杂，生产成本高，价格昂贵等等，因此都不适合以纯金属和非金属单体状态在炼钢时直接加入钢液中。为此冶金工作者们研究制出了这些元素和铁的合金，就叫做“铁合金”，这些元素和铁的合金熔点和钢接近，比重和钢差不多，又不易氧化，其生产工艺又比生产该纯金属和非金属简单，生产成本比纯的单体金属和非金属低的多，价格低，特别适合于炼钢和生产各种高科技材料中使用。因此铁合金成为炼钢和新材料工业中的重要材料。

铁合金的品种是根据钢铁和新金属材料工业的发展需要而发展和开发的，目前的铁合金品种有二元的和多元的铁合金数十种，其中用量最大的二元铁合金有：硅铁、锰铁、铬铁、钨铁、钼铁、铌铁、钒铁、钛铁、硼铁、磷铁、铝铁等，三元以上的有：锰硅（铁）、硅钙（铁）、硅铬（铁）、硅铝（铁）、硅钡（铁）、稀土硅铁、稀土硅镁铁等。另外单元金属铬、金属锰因生产工艺与生产铁合金近似，也划入铁合金范畴。上述各种铁合金大部分又由于其含碳量不同而分为高碳级、中碳级、低碳级和微碳级。

铁合金有两大用途：用途之一是做脱氧剂；炼钢和生产各种新金属材料时要用氧气氧化除去钢和金属液中的杂质的同时钢和金属液中也吸收了氧，这就大大降低了钢和金属材料的性能，因此需要添加一些与氧结合力比较强，且其氧化物又能顺利的从钢和金属材料液中排除，从而使钢和金属材料液中的氧含量降低的元素，这个过程叫钢和金属材料的脱氧，而用于脱氧的铁合金叫脱氧剂。常用的脱氧剂有硅铁、锰铁、铝铁、硅钙（铁）、硅锰（铁）、硅钡（铁）、硅铝（铁）等。用途之二是做合金剂，在碳素钢中加入各种铁合金调整其化学成份，可生产出各种合金钢和新金属材料。上述的各种铁合金除硅钙（铁）只做脱氧剂用外均可做合金剂使用。而单元的金属铬和金属锰由于其价格昂贵，故只在合金钢和新金属材料冶炼的后期做微量调整化学成分中少量使用，因此用量不大。

铁合金除少量特殊铁合金如金属铬，钛铁等用铅热还原法生产，另有一部分锰铁用高炉外，其绝大部分是用电炉生产，耗电量非常大，因此俗称“电老虎”。比如生产1吨硅铁，耗电量约8500千瓦时（度），把这些电如用于炼钢可炼电炉钢20吨，即为炼电炉钢的20倍，如用于生活中能供1台200升电冰箱用23年，可见用电量之大。因此，虽然铁合金用途很大，在国民经济和科学技术及国防上非常重要，但从1995年以来，由于我国铁合金发展较快，产量已居世界第1位。2001年全世界铁合金产量为1620万吨，而我国产量为450万吨，占全世界产量的四分之一，全世界铁合金产量最多的前5名为：第2名独联体（主要是俄罗斯）280万吨，第3名南非250万吨，第4位日本120万吨，第5位印度75万吨。我国铁合金产量除能满足我国钢铁和新金属材料工业的需要外，并每年有总产量的10—12%

出口。当然也创汇不少，但由于其能耗太高，尤其耗电量很大，因此不宜再大量建厂和大量增加产量。据统计，目前铁合金耗电量已占全国总发电量的1%，占钢铁工业总耗电量的4%，其节能潜力极大。今天我国的科研工作者已在目前产量的基础上，开展节能降耗的科学研究，进一步开发节能的生产新工艺及进一步开创适用于高科技新材料和国防科学及国防工业上用的特种高效铁合金新品种，并已取得很大进步，已达到和接近国际先进水平。