I. Osnovne aplikacije: industrija čelika (preko 90% udjela)
Industrija čelika je najveći potrošač legura ferohroma. Različiti sadržaj ugljika-ferokrom odgovara različitim vrstama čelika, a njegova osnovna funkcija je poboljšanje svojstava čelika kroz "legiranje".
1. Proizvodnja nehrđajućeg čelika (primarna primjena)
Osnovno svojstvo nehrđajućeg čelika-otpornost na koroziju-u osnovi se oslanja na "pasivacioni film" (Cr₂O₃) formiran od hroma na površini čelika. Ovaj film izoluje kiseonik i vodu, sprečavajući rđu. Legure ferokroma služe kao primarni izvor hroma u taljenju nerđajućeg čelika, sa sadržajem ugljika koji direktno određuje tip nerđajućeg čelika:
Gvožđe sa visokim-ugljičnim hromom (C > 4%): Koristi se za topljenje martenzitnog nerđajućeg čelika (npr. čelika 410, 420). Ovaj tip naglašava tvrdoću i čvrstoću, široko se koristi u priboru za jelo, ventilima, mehaničkim dijelovima, itd. (zahtijeva umjerenu otpornost na koroziju i osjetljiv je na cijenu{8}}).
Srednji-ugljični hrom željezo (0,5%-4%): Koristi se za proizvodnju feritnog nehrđajućeg čelika (npr. 430 čelik), koji se obično nalazi u kućištima uređaja i ukrasnim materijalima (pruža bolju otpornost na koroziju od martenzitnog čelika po nižoj cijeni od austenitnog čelika).
Nisko-ugljični/ultra-nisko-gvožđe hrom (C < 0,5%, ultra-nisko C < 0,15%): Koristi se za proizvodnju austenitnih nerđajućih čelika (npr. 304, 316 čelik) i ultra-niskougljičnog{116 L nerđajućeg čelika31}}). Ovi nerđajući čelici pokazuju izuzetnu otpornost na koroziju, zahtevajući strogu kontrolu sadržaja ugljika (ugljik reaguje sa hromom da formira karbide, trošeći hrom i narušavajući pasivacijski sloj). Široko se koriste u hemijskoj opremi, medicinskim uređajima, mašinama za preradu hrane i-kuhinjskom posuđu vrhunskog kvaliteta.
Na primjer: nerđajući čelik 304 sadrži približno 18% hroma, pri čemu je skoro sav hrom dobijen iz legure hroma i gvožđa; 316L (ultra-niski ugljik) mora koristiti mikro-ugljični hrom željezo kako bi se osigurao sadržaj ugljika < 0,03%.
2. Čelik za alat i čelik za kalupe: povećanje tvrdoće i otpornosti na habanje
Alatni čelici (npr. brzorezni čelik) i čelici za matrice (čelici za hladno/vruće radnje) podnose trenje i udar visokog intenziteta. Dodavanje legura hroma i gvožđa poboljšava performanse jezgra kroz "jačanje rastvora" i "jačanje karbida":
Gvožđe sa visokim-ugljičnim hromom: Koristi se za hladne{1}}čelike za radni alat (npr. Cr12 čelik) sa približno 12% sadržaja hroma. Formira Cr₇C₃ karbide visoke-tvrdoće, omogućavajući kalupima da izdrže habanje od hladnog štancanja i hladnog ekstruzije. Pogodno za proizvodnju kalupa za štancanje, makaze itd.
Srednji{0}}do-niskougljični ferohrom: Koristi se u brzoreznim čelicima (npr. W18Cr4V), gdje hrom povećava crvenu tvrdoću (sposobnost održavanja tvrdoće na povišenim temperaturama). Ovo sprečava omekšavanje tokom -brzine rezanja, što ga čini pogodnim za rezače mašina alatki, burgije i slične aplikacije.
3. Čelik ležaja: produženi vijek trajanja
Ležajevi podnose visoko{0}}naizmjenična opterećenja tokom rada, zahtijevajući izuzetnu otpornost na habanje i izdržljivost na zamor. Legure hrom gvožđa (prvenstveno srednje-ugljični hrom gvožđe) služe kao kritični aditivi u čelicima za ležajeve kao što je GCr15:
Sa približno 1,5% sadržaja hroma, formira fine, jednolike Cr₂₃C₆ karbide sa ugljenikom. Ovi karbidi se ravnomjerno raspoređuju po čeličnoj matrici, povećavajući tvrdoću (sprečavajući habanje) dok inhibiraju širenje pukotina (produžavaju vijek trajanja). Široko se koriste u kugličnim ležajevima/putevima za trčanje za automobile, alatne mašine i električne motore.
4. Konstrukcioni čelik visoke-konstrukcije: povećanje čvrstoće i otpornosti na vremenske uvjete
Sektori kao što su građevinske mašine (bageri, toranjski kranovi), mostovi i visoke- zgrade zahtijevaju konstrukcijski čelik "visoke čvrstoće + visoke žilavosti". Legure hroma i gvožđa (srednji-niski ugljik) sinergiraju sa elementima kao što su mangan i silicijum:
Povećanje čvrstoće tečenja (npr. Q690 čelik visoke čvrstoće) uz sprječavanje povećane lomljivosti;
Nizak sadržaj hroma (1%-3%) poboljšava otpornost na vremenske uslove (otpornost na atmosfersku koroziju) za spoljne mostove, kontejnere, itd. (poznato kao "čelik za vremenske uslove").
5. Čelici specijalnih performansi: niše primjene za otpornost na toplinu i otpornost na koroziju
Čelici otporni na-toplinu (npr. cijevi kotlova za elektrane, komponente avionskih motora): legure hroma željeza (srednje-niski ugljični) u kombinaciji sa niklom, volframom, itd., formiraju stabilne oksidne filmove koji sprječavaju oksidaciju na visokim temperaturama dok povećavaju čvrstoću na visokim{5}}temperaturama;
Čelik{0}}otporan na kiseline (npr. rezervoari za skladištenje hemikalija, rezervoari za kiseljenje): Oslanja se na visok sadržaj hroma (17%-25%), zahtevajući hrom gvožđe sa niskim sadržajem ugljenika da bi se obezbedila otpornost na koroziju u sredinama sa jakom kiselinom (npr. sumporna kiselina, azotna kiselina).
II. Sekundarne primjene: livenje, zavarivanje i druga polja
1. Industrija livenja: proizvodnja odlivaka otpornih na habanje
Sektor livenja zahteva velike količine "visoke-čvrstoće,-otporne na habanje" (npr. kugle za mlevenje, košuljice za drobilicu, rukavi valjaka za mlin za cement). Ovi odljevci su pretežno od "visoko-lijevanog željeza sa visokim sadržajem hroma," sa hromom koji se u potpunosti dobija od visoko-ugljičnog ferohroma:
Mešanje gvožđa sa visokim-ugljičnim hromom (C > 6%) sa rastopljenim gvožđem podiže sadržaj hroma u odlivcima na 12%-30%, formirajući obilje Cr₇C₃ karbida (tvrdoća do HV1300, daleko veća od običnog livenog gvožđa). Njihova otpornost na habanje je 5-10 puta veća od standardnog livenog gvožđa, što ih čini širokom upotrebom u opremi za mlevenje i drobljenje za rudarstvo, građevinske materijale i metaluršku industriju.
2. Materijali za zavarivanje: Osiguravanje performansi zavarivanja
Prilikom zavarivanja nehrđajućeg čelika ili čelika visoke{0}}vrste, sastav i svojstva zavara moraju odgovarati osnovnom materijalu kako bi se spriječila korozija ili pucanje. Legure hroma gvožđa (obično nisko-ugljik/mikro-ugljik) služe kao kritični aditivi u elektrodama-prevučenim fluksom i žicama za zavarivanje:
Na primjer: Šipke za zavarivanje za nehrđajući čelik 304 zahtijevaju mikro-ugljični hrom željezo u premazu fluksa kako bi se osigurao sadržaj hroma u zavarivanju veći od ili jednak 18%, što odgovara osnovnom materijalu i sprječava koroziju zbog nedostatka hroma.
Žice za zavarivanje za konstrukcijski čelik visoke{0}}konstrukcije imaju koristi od srednjeg-dodatka ugljičnog hroma i gvožđa, povećavajući čvrstoću i žilavost zavara radi sprečavanja loma spojeva.
3. Ostalo: deoksidacija, odsumporavanje i specijalne legure
Sredstvo za deoksidaciju/odsumporavanje: legura silicijum-kroma (sadrži 40%-45% silicijuma, 30%-35% hroma) ne samo da opskrbljuje hrom, već i funkcioniše kao deoksidator i odsumporavač u proizvodnji čelika, dok silikon prvenstveno kombinuje silikon sa kiseonikom - - hrom pomaže odsumporavanje, smanjujući štetne nečistoće (kiseonik i sumpor smanjuju žilavost čelika) u čelicima. Ovo se koristi za proizvodnju visokokvalitetnog čelika sa niskim-kiseonikom i niskim sadržajem sumpora;
Specijalne legure: Male količine ferohroma se koriste u proizvodnji legura na bazi nikla-i legura na bazi kobalta-(kao što su visokotemperaturne legure u svemiru), ali je taj udio izuzetno nizak i nije uobičajena primjena.
Rezime
Legure ferohroma služe kao „omogućavaju performanse“ moderne industrije, a njihova osnovna vrednost leži u prenošenju tri ključna svojstva materijalima kroz hrom: otpornosti na koroziju, otpornosti na habanje i visoke čvrstoće. Od svakodnevnog kuhinjskog posuđa od nehrđajućeg čelika do industrijske hemijske opreme i građevinskih mašina, i širenje na vrhunske-prilike kao što su medicinski uređaji i komponente avionskih motora-sve se oslanjaju na podršku legura ferohroma. Među njima, proizvodnja nerđajućeg čelika predstavlja njegovu najkritičniju primenu, direktno determinišući globalni proizvodni kapacitet i pejzaž potražnje za legurama ferohroma.
