鐵矽比

鐵矽比即在產品中鐵與矽的質量之比。鐵矽比的不適當會使鑄造結晶過程改變，造成大量裂紋廢品。

基本介紹

• 中文名：鐵矽比
• 影響：鑄造結晶過程改變

鋁排鑄造中鐵矽比的確定

隨著鋁電解工業的發展，電解槽容量逐步增大，導電鋁排用量增多，規格加大。以前電解槽用鋁排大多為軋制生產，能耗高，工藝複雜，且存在不少問題，如各向異性等.在使用過程中具有電流不均、連線電壓高等缺點.現代電解槽所用鋁排長度長、規格大，若仍採用軋製法生產，則有下列問題不易解決：（1）成本較高，耗能多；（2）各向異性嚴重，影響使用；3）難以保證成品率.因此現在鋁排生產均採用臥式鑄造機直接鑄造，生產出的產品組織細密，各向異性小，沒有長度、規格的限制，可大批量連續生產，成本相對較低.鑄造法成了當今導電母線的主要生產方法。

問題的提出

鋁排是導電用品，根據國家標準，其原料必須採用L3以上純鋁鑄造.這樣鋁排鑄造就區別於合金鑄造.首先，原料要求純，鐵、矽雜質要少；其次，要求組織細密並無大的夾雜、氣孔及裂紋，特別是橫向裂紋要求尤為嚴格；再次，為保證良好的導電性，不能採用鐵、硼等變質處理。由於這些條件的限制，我廠在鋁排生產初期，生產極不穩定，成品率低，甚至出現整爐殘次品。經過資料查詢和試驗摸索，分析認定主要是鐵矽比未滿足要求，使鑄造結晶過程改變，造成大量裂紋廢品，後經生產證實了分析的結論.

Fe/Si比影響熱裂傾向的原因

為什麼鐵矽比不當會造成裂紋廢品呢?

原來鐵矽比不同會形成不同的化合物，具有不同的結晶過程。當鐵矽比不當時，裂紋傾向加大，造成裂紋廢品.在純鋁鑄造中，產生裂紋因素有很多，如成分、鑄造速度、冷卻速度、鑄造溫度等等，其中成分是應首先控制的因素。這是因為在這些因素中成分是決定性的因素。成分不當，無論怎樣控制工藝參數都難免出現裂紋；另外，成分也決定了電導率.眾所周知，純鋁中主要含Fe和Si等雜質，而Fe和Si在鋁中形成多種化合物，均有很大熱脆性。其他化合物如FeMnAl₆、Mg₂Si等也有一定的脆性。這些脆性化合物的形成降低了鋁排的熱塑性。另外鑄造時鋁排各部位的冷速、結晶又不可能一致，再加上鑄造設備對鑄錠的作用，造成了或大或小方向不定的鑄造應力，因此當Fe<Si時，極易產生裂紋。從結晶過程看，當純鋁中Fe>Si時，其結晶過程是在611℃以包晶轉變形式結束的，而在Fe<Si時，合金的結晶過程是在577℃以共晶轉變的形式結束的。兩者相比，前者的有效結晶溫度區間縮小了34℃，合金的熱脆性降低，因此鑄錠的裂紋傾向降低。根據前面的分析可以看出，必須Fe/Si>1才能有效地降低合金熱脆性，消除鑄錠裂紋.

實際生產中控制Fe/Si的適宜範圍

從理論上講，只要Fe/Si>1即可。但實際上Fe/Si不可能隨意大，其原因在於：（1）重熔鋁錠的生產工藝決定了Fe和Si含量差不可能懸殊太大；（2）鋁排生產標準限制了Fe+Si的量；（3）在實踐中有一個最佳範圍，它既能消除裂紋傾向，又對導電率沒有較大影響。通過生產檢驗，只有Fe/Si>1時才能保證正常生產，Fe/Si=1.0~1.5時效果較好。這個控制範圍能有效消除裂紋。