I. การใช้งานหลัก: อุตสาหกรรมเหล็ก (ส่วนแบ่งมากกว่า 90%)
อุตสาหกรรมเหล็กเป็นผู้บริโภคโลหะผสมเฟอร์โรโครเมียมรายใหญ่ที่สุด เฟอร์โรโครเมียมที่มีปริมาณคาร์บอน-ต่างกันจะสอดคล้องกับเกรดเหล็กที่แตกต่างกัน โดยหน้าที่หลักของมันคือการเพิ่มคุณสมบัติของเหล็กผ่าน "โลหะผสม"
1. การผลิตเหล็กสเตนเลส (การใช้งานหลัก)
คุณสมบัติหลักของเหล็กกล้าไร้สนิม-ความต้านทานการกัดกร่อน-โดยพื้นฐานแล้วอาศัย "ฟิล์มกรองแสง" (Cr₂O₃) ที่เกิดขึ้นจากโครเมียมบนพื้นผิวเหล็ก ฟิล์มนี้แยกออกซิเจนและน้ำป้องกันสนิม โลหะผสมเฟอร์โรโครเมียมทำหน้าที่เป็นแหล่งโครเมียมหลักในการถลุงเหล็กสแตนเลส โดยมีปริมาณคาร์บอนเป็นตัวกำหนดประเภทของเหล็กสแตนเลสโดยตรง:
เหล็กคาร์บอนโครเมียมสูง- (C > 4%): ใช้ในการหลอมเหล็กกล้าไร้สนิมมาร์เทนซิติก (เช่น เหล็ก 410, 420) ประเภทนี้เน้นที่ความแข็งและความแข็งแกร่ง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้บนโต๊ะอาหาร วาล์ว ชิ้นส่วนเครื่องจักรกล ฯลฯ (ต้องทนต่อการกัดกร่อนปานกลางและคำนึงถึงต้นทุน-)
เหล็กคาร์บอนโครเมียมปานกลาง- (0.5%-4%): ใช้ในการผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก (เช่น เหล็ก 430) ซึ่งมักพบในตัวเครื่องและวัสดุตกแต่ง (ให้ความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีกว่าเหล็กกล้ามาร์เทนซิติกโดยมีต้นทุนที่ต่ำกว่าเหล็กกล้าออสเทนนิติก)
เหล็กโครเมียมคาร์บอนต่ำ-คาร์บอน/พิเศษ-ต่ำ- (C < 0.5%, C ต่ำพิเศษ- < 0.15%): ใช้ในการผลิตเหล็กสเตนเลสออสเทนนิติก (เช่น เหล็ก 304, 316) และเหล็กสเตนเลสคาร์บอน-ต่ำ-พิเศษ (เช่น 316L) เหล็กกล้าไร้สนิมเหล่านี้มีความทนทานต่อการกัดกร่อนเป็นพิเศษ โดยต้องมีการควบคุมปริมาณคาร์บอนอย่างเข้มงวด (คาร์บอนทำปฏิกิริยากับโครเมียมเพื่อสร้างคาร์ไบด์ ทำให้โครเมียมหมดสิ้นและรบกวนชั้นฟิล์ม) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์เคมี อุปกรณ์ทางการแพทย์ เครื่องจักรแปรรูปอาหารและ-เครื่องครัวระดับไฮเอนด์
ตัวอย่างเช่น สแตนเลส 304 มีโครเมียมประมาณ 18% โดยโครเมียมเกือบทั้งหมดมาจากโลหะผสมโครเมียมเหล็ก 316L (คาร์บอนต่ำพิเศษ-) ต้องใช้เหล็กไมโคร-คาร์บอนโครเมียมเพื่อให้แน่ใจว่ามีปริมาณคาร์บอน < 0.03%
2. เหล็กกล้าเครื่องมือและเหล็กกล้าแม่พิมพ์: เพิ่มความแข็งและความทนทานต่อการสึกหรอ
เหล็กกล้าเครื่องมือ (เช่น เหล็กกล้าความเร็วสูง-) และเหล็กกล้าแม่พิมพ์ (เหล็กกล้าแม่พิมพ์งานเย็น/ร้อน) ทนทานต่อแรงเสียดทานและการกระแทกที่มีความเข้มข้นสูง- การเติมโลหะผสมเหล็กโครเมียมช่วยเพิ่มประสิทธิภาพแกนกลางผ่าน "การเสริมความแข็งแกร่งของสารละลาย" และ "การเสริมความแข็งแกร่งของคาร์ไบด์":
เหล็กคาร์บอนโครเมียมสูง-: ใช้สำหรับเหล็กกล้าเครื่องมืองานเย็น- (เช่น เหล็ก Cr12) ที่มีโครเมียมประมาณ 12% สร้างคาร์ไบด์ Cr₇C₃ ที่มีความแข็งสูง- ซึ่งช่วยให้แม่พิมพ์ทนทานต่อการสึกหรอจากการปั๊มเย็นและการอัดขึ้นรูปเย็น เหมาะสำหรับการผลิตแม่พิมพ์ปั๊ม กรรไกร ฯลฯ
เฟอร์โรโครเมียมคาร์บอนปานกลาง-ถึง-ต่ำ: ใช้ในเหล็กกล้าความเร็วสูง- (เช่น W18Cr4V) โดยที่โครเมียมจะช่วยเพิ่มความแข็งของสีแดง (ความสามารถในการรักษาความแข็งที่อุณหภูมิสูง) ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้อ่อนตัวลงระหว่างการตัดด้วยความเร็วสูง- ทำให้เหมาะสำหรับเครื่องตัดเครื่องมือกล ดอกสว่าน และการใช้งานที่คล้ายกัน
3. เหล็กแบริ่ง: ยืดอายุความเมื่อยล้า
ตลับลูกปืนทนทานต่อโหลดสลับความถี่สูง-ระหว่างการทำงาน ซึ่งต้องการความทนทานต่อการสึกหรอและความทนทานต่อความล้าเป็นพิเศษ โลหะผสมโครเมียมเหล็ก (เหล็กโครเมียมปานกลาง-) ทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งที่สำคัญในเหล็กตลับลูกปืน เช่น GCr15:
ด้วยปริมาณโครเมียมประมาณ 1.5% จึงเกิดเป็น Cr₂₃C₆ คาร์ไบด์ที่ละเอียดและสม่ำเสมอร่วมกับคาร์บอน คาร์ไบด์เหล่านี้กระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งเมทริกซ์ของเหล็ก เพิ่มความแข็ง (ป้องกันการสึกหรอ) ในขณะที่ยับยั้งการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว (ยืดอายุความล้า) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในลูกปืน/ร่องน้ำสำหรับรถยนต์ เครื่องมือกล และมอเตอร์ไฟฟ้า
4. เหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง-: เพิ่มความเหนียวและทนทานต่อสภาพอากาศ
ภาคต่างๆ เช่น เครื่องจักรในการก่อสร้าง (รถขุด ทาวเวอร์เครน) สะพาน และอาคารสูง-ต้องใช้เหล็กโครงสร้างที่มี "ความแข็งแรงสูง + ความทนทานสูง" โลหะผสมโครเมียมเหล็ก (คาร์บอนปานกลาง-ต่ำ) ประสานการทำงานกับองค์ประกอบต่างๆ เช่น แมงกานีสและซิลิคอน:
เพิ่มความแข็งแรงของผลผลิต (เช่น เหล็กที่มีความแข็งแรงสูง Q690-) ในขณะเดียวกันก็ป้องกันการเปราะที่เพิ่มขึ้น
ปริมาณโครเมียมต่ำ (1%-3%) ช่วยเพิ่มความต้านทานต่อสภาพอากาศ (ความต้านทานการกัดกร่อนในบรรยากาศ) สำหรับสะพานกลางแจ้ง ตู้คอนเทนเนอร์ ฯลฯ (เรียกว่า "เหล็กผุกร่อน")
5. เหล็กกล้าสมรรถนะพิเศษ: การใช้งานเฉพาะกลุ่มสำหรับการทนความร้อนและการกัดกร่อน
เหล็กทนความร้อน- (เช่น ท่อหม้อน้ำของโรงไฟฟ้า ส่วนประกอบเครื่องยนต์อากาศยาน): โลหะผสมโครเมียมเหล็ก (คาร์บอนปานกลาง-ต่ำ) ผสมกับนิกเกิล ทังสเตน ฯลฯ ทำให้เกิดฟิล์มออกไซด์ที่เสถียรซึ่งป้องกันการเกิดออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง-
เหล็กทนกรด- (เช่น ถังเก็บสารเคมี ถังดอง): ใช้ปริมาณโครเมียมสูง (17%-25%) ซึ่งต้องใช้เหล็กโครเมียมคาร์บอนต่ำเพื่อให้แน่ใจว่าทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดแก่ (เช่น กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก)
ครั้งที่สอง การใช้งานรอง: การหล่อ การเชื่อม และสาขาอื่นๆ
1. อุตสาหกรรมการหล่อ: การผลิตการหล่อแบบต้านทาน-
ภาคการหล่อต้องใช้การหล่อแบบ "ความแข็งสูง-และ-ทนทานต่อการสึกหรอ" ในปริมาณมาก (เช่น ลูกบด ปลอกบด ปลอกม้วนของโรงงานปูนซีเมนต์) การหล่อเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็น "เหล็กหล่อโครเมียมสูง-" โดยมีโครเมียมที่มาจากเฟอร์โรโครมคาร์บอนสูง- ทั้งหมด:
การผสมเหล็กคาร์บอนโครเมียมสูง- (C > 6%) กับเหล็กหลอมเหลวจะช่วยเพิ่มปริมาณโครเมียมในการหล่อเป็น 12%-30% ทำให้เกิดเป็นคาร์ไบด์ Cr₇C₃ จำนวนมาก (ความแข็งสูงถึง HV1300 ซึ่งมากกว่าเหล็กหล่อธรรมดามาก) ความต้านทานการสึกหรอสูงกว่าเหล็กหล่อมาตรฐาน 5-10 เท่า ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์บดและบดสำหรับเหมืองแร่ วัสดุก่อสร้าง และอุตสาหกรรมโลหะวิทยา
2. วัสดุการเชื่อม: รับประกันประสิทธิภาพการเชื่อม
เมื่อเชื่อมเหล็กสเตนเลสหรือเหล็กที่มีความแข็งแรงสูง- องค์ประกอบและคุณสมบัติของการเชื่อมจะต้องตรงกับวัสดุฐานเพื่อป้องกันการกัดกร่อนหรือการแตกร้าว โลหะผสมโครเมียมเหล็ก (โดยทั่วไปมี-คาร์บอน/ไมโคร-คาร์บอนต่ำ) ทำหน้าที่เป็นสารเติมแต่งที่สำคัญในฟลักซ์-อิเล็กโทรดเคลือบและลวดเชื่อม:
ตัวอย่างเช่น: ลวดเชื่อมสำหรับเหล็กสแตนเลส 304 ต้องใช้เหล็กคาร์บอนโครเมียมไมโคร-ในการเคลือบฟลักซ์เพื่อให้แน่ใจว่ามีปริมาณโครเมียมในการเชื่อมมากกว่าหรือเท่ากับ 18% ซึ่งตรงกับวัสดุฐานและป้องกันการกัดกร่อนเนื่องจากการขาดโครเมียม
ลวดเชื่อมสำหรับเหล็กโครงสร้างที่มีความแข็งแรงสูง-จะได้ประโยชน์จากการเติมเหล็กคาร์บอนโครเมียมปานกลาง- ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความเหนียวในการเชื่อมเพื่อป้องกันการแตกหักของข้อต่อ
3. อื่นๆ: ดีออกซิเดชัน ดีซัลเฟอร์ไรเซชัน และโลหะผสมพิเศษ
สารกำจัดออกซิไดซ์/กำจัดซัลเฟอร์ไดซ์: ซิลิคอน-โลหะผสมโครเมียม (ประกอบด้วยซิลิคอน 40%-45% ซิลิคอน, 30%-โครเมียม 35%) ไม่เพียงแต่จ่ายโครเมียมเท่านั้น แต่ยังทำหน้าที่เป็นตัวกำจัดออกซิไดซ์และกำจัดซัลเฟอร์ไรเซอร์ในการผลิตเหล็ก - - ซิลิคอนจะรวมกับออกซิเจนเป็นพิเศษเพื่อสร้าง SiO₂ (ตะกรัน) ในขณะที่โครเมียมช่วยในการกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ซึ่งช่วยลดสิ่งเจือปนที่เป็นอันตราย (ออกซิเจนและซัลเฟอร์ลดความเหนียวของเหล็ก) ในเหล็ก ใช้สำหรับผลิตเกรดเหล็กระดับไฮเอนด์-ออกซิเจนต่ำ กำมะถันต่ำ
โลหะผสมพิเศษ: โลหะผสมเฟอร์โรโครเมียมในปริมาณเล็กน้อยถูกใช้ในการผลิตโลหะผสมที่มีนิกเกิล-และโลหะผสมที่มีโคบอลต์- (เช่น โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-ในอวกาศ) แต่มีสัดส่วนที่ต่ำมากและไม่ใช่การใช้งานทั่วไป
สรุป
โลหะผสมเฟอร์โรโครเมียมทำหน้าที่เป็น "ปัจจัยเสริมประสิทธิภาพ" ของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ โดยคุณค่าหลักอยู่ที่การให้คุณสมบัติหลักสามประการแก่วัสดุผ่านทางโครเมียม ได้แก่ ความต้านทานการกัดกร่อน ความต้านทานการสึกหรอ และความแข็งแรงสูง ตั้งแต่เครื่องครัวสแตนเลสที่ใช้ในชีวิตประจำวันไปจนถึงอุปกรณ์เคมีอุตสาหกรรมและเครื่องจักรก่อสร้าง และการขยายไปสู่-การใช้งานระดับไฮเอนด์ เช่น อุปกรณ์ทางการแพทย์และส่วนประกอบเครื่องยนต์เครื่องบิน- ล้วนอาศัยการรองรับของโลหะผสมเฟอร์โรโครเมียม ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ การผลิตเหล็กกล้าไร้สนิมถือเป็นการใช้งานที่สำคัญที่สุด โดยกำหนดกำลังการผลิตทั่วโลกและแนวความต้องการโลหะผสมเฟอร์โรโครเมียมโดยตรง
