آیا سیلیکون با فولاد واکنش نشان می دهد؟

سیلیکون و فولاد می توانند تحت شرایط خاصی واکنش نشان دهند. به طور معمول، هیچ واکنش شیمیایی مستقیمی بین سیلیکون خالص و فولاد کربن معمولی (یعنی فولاد حاوی مقدار کمی کربن) وجود ندارد.

با این حال، در دماها و فشارهای بالا، سیلیکون می تواند با اجزای خاصی از فولاد واکنش دهد. به عنوان مثال، در برخی از فرآیندهای صنعتی در دمای بالا، سیلیکون ممکن است با عناصری مانند آهن و کربن در فولاد واکنش داده و ترکیباتی را تشکیل دهد.

علاوه بر این، در صنایع خاص، فولاد سیلیکونی (همچنین به عنوان فولاد سیلیکونی الکتریکی شناخته می شود) نوع خاصی از فولاد است که در آن سیلیکون به طور عمدی برای بهبود قابلیت های مغناطیسی و الکتریکی فولاد اضافه می شود. این نوع فولاد سیلیکونی به طور گسترده در ساخت تجهیزات الکتریکی مانند ترانسفورماتور و موتور استفاده می شود.

برای بسیاری از مواد در فولاد کربنی، کمتر از 0.5% Si وجود دارد که عموماً در نتیجه فرآیند فولادسازی به عنوان یک عامل احیاکننده و اکسیدکننده وارد می‌شود.

Si می تواند در فریت و آستنیت حل شود تا سختی و استحکام فولاد را بهبود بخشد و نقش آن پس از فسفر در رتبه دوم قرار دارد، قوی تر از منگنز، نیکل، کروم، تنگستن، مولیبدن، وانادیم و سایر عناصر. اما محتوای سیلیکون بیش از 3٪ باعث کاهش قابل توجه انعطاف پذیری و چقرمگی فولاد می شود. سیلیکون می‌تواند حد الاستیک، استحکام تسلیم و نسبت تسلیم (σs/σb) و استحکام خستگی و نسبت خستگی (σ{1}}/σb) فولاد را بهبود بخشد. به همین دلیل است که از فولاد سیلیکونی یا سیلیکومنگنز می توان به عنوان گرید فولاد فنری استفاده کرد.

اثرات سیلیکون بر خواص فولاد:

سیلیکون چگالی، هدایت حرارتی و الکتریکی فولاد را کاهش می دهد. باعث درشت شدن دانه فریت و کاهش اجبار می شود. تمایل به کاهش ناهمسانگردی کریستال ها وجود دارد، به طوری که مغناطش آسان است، مقاومت مغناطیسی کاهش می یابد و می توان از آن برای تولید فولاد الکتریکی استفاده کرد، بنابراین از دست دادن پسماند ورق فولاد سیلیکونی کمتر است. سیلیکون می تواند نفوذپذیری مغناطیسی فریت را بهبود بخشد، به طوری که ورق فولادی در میدان مغناطیسی ضعیف تر، حساسیت مغناطیسی بالاتری دارد. با این حال، سیلیکون حساسیت مغناطیسی فولاد را در میدان های مغناطیسی قوی کاهش می دهد. سیلیکون به دلیل قدرت اکسید زدایی قوی، اثر پیری مغناطیسی آهن را کاهش می دهد.

هنگامی که فولاد حاوی سیلیکون در یک اتمسفر اکسید کننده گرم می شود، یک لایه نازک از SiO2 روی سطح تشکیل می شود، بنابراین مقاومت فولاد در برابر اکسیداسیون در دماهای بالا بهبود می یابد.

سیلیکون باعث رشد بلورهای ستونی در فولاد ریخته‌گری می‌شود و انعطاف‌پذیری را کاهش می‌دهد. فولاد سیلیکونی اگر هنگام خنک شدن سریعتر گرم شود، به دلیل رسانایی حرارتی کم، اختلاف دمای داخلی و خارجی فولاد زیاد است و در نتیجه شکسته می شود.

سیلیکون می تواند خواص جوشکاری فولاد را کاهش دهد. به دلیل ترکیب اکسیژن با توانایی سیلیکون قویتر از آهن، تولید سیلیکات با نقطه ذوب پایین در جوشکاری آسان، افزایش تحرک سرباره و فلز مذاب، ایجاد پدیده پاشش، بر کیفیت جوشکاری تاثیر می گذارد. سیلیکون یک اکسید کننده خوب است. اکسیژن زدایی آلومینیوم با مقدار مشخصی سیلیکون، در صورت لزوم، می تواند به میزان قابل توجهی سرعت اکسیژن زدایی را بهبود بخشد. سیلیکون موجود در فولاد مقدار معینی پسماند داشته است که به دلیل فولادسازی آهن‌سازی به عنوان مواد خام وارد شده است. در فولاد جوشان، سیلیکون محدود به<0.07%, and when intentionally added, ferrosilicon alloy is added during steelmaking.