硅铬合金简史和性质

贝克特(F．M．Becket)及其合作者自1906年起至1940年开发硅还原铬矿石生产低碳铬铁的工艺。最早是用50％～75％Si的硅铁和硅作还原剂。用硅铁作还原剂，因铁高不能生产Cr>70％的低碳铬铁。而工业硅价格贵。用铬矿石先冶炼出硅铬铁合金，碳硫分析仪再与铬矿石反应得到低碳铬铁的方法是经济的。铬铁含Cr>70％，要求铬矿中Cr：Fe为3：1。1925年贝克特在其专利中公布了硅铬铁合金含碳量与含硅量的关系图。中国吉林铁合金厂是于1957年开始生产硅铬铁合金的。

铬与硅在高温下生成两种稳定的化合物为CrSi与CrSi2。因为铬的硅化物比它的碳化物稳定，所以当有硅存在时，部分碳将被硅取代，生成碳硅复合铬化物，直至生成硅化物。

当合金中Si<20％时，基本上由一个相(Cr，Fe)3(C，Si)2组成。可以认为是Cr3C2中部分Cr为Fe取代，部分C由Si取代的结果。当硅含量增加至>20％～29％时即形成新的复合相(Cr，Fe)(Si，C)。过剩的Cr与Fe组成金属间化合物FeCr，即σ相。含S i29％～34％之间增加了新相(Cr，Fe)Si。当Si超过34％，铬、铁与硅形成硅化物。由于含硅量增多而出现CrSi2与SiC相。铬与硅问的亲和力比铁与硅的大，所以先生成CrSi2。但是CrSi2与FeSi2的结晶构造不同，相互间不能形成固溶体。含Si44％～5l％时，Cr与Si生成CrSi2，部分FeSi与Si生成FeSi2。碳硫分析仪当Si51％～60％时，合金由CrSi2、FeSi2、SiC与Si组成。从上述结果可以看出含硅高的铬硅铁合金是由铬和铁的硅化物、SiC及Si组成，即碳是以SiC相存在。工业生产的硅铬铁合金的结构分析与此基本吻合。碳以不溶解于液相硅铬铁的SiC相存在。

硅铬铁合金的饱和含碳量与含硅量的关系见图2。图中表示在1625℃与1725℃时3种硅铬铁合金：含Cr～30％，含Fe20％～25％和含Fe15％～20％的结果。

Cr／％ Si／％ c／％熔化温度范围／℃密度／g·ClTI一。

40～45 45～35

50～65 25～20