Les principales caractéristiques dealliages ferrophosphoréssont déterminés par la teneur en phosphore et le contrôle des impuretés :
Gamme de composition :P 15 %-25 %, Fe 65 %-75 %, impuretés Si inférieure ou égale à 3,0 %, Mn inférieure ou égale à 2,0 %, C inférieure ou égale à 1,0 %, S inférieure ou égale à 0,1 %, P inférieure ou égale à 0,06 % ;
Propriétés physiques :Point de fusion 1100-1250 degrés, densité 6,8-7,2 g/cm³, grumeaux gris argentés (5-50 mm) ou granulés (1-10 mm), texture dure et cassante, forte stabilité chimique à haute température ;
Principaux avantages :Faible coût, effet de renforcement significatif ; le coût de l'ajout de phosphore n'est que de 1/5-1/3 de celui du nickel et du chrome, adapté à une production à grande échelle ;
Principaux risques : Excessive phosphorus content (P>0,06% dans l'acier) peut facilement conduire à une fragilité à froid, nécessitant un contrôle strict de la quantité ajoutée.
Fonctions de base et effets quantitatifs des alliages de ferrophosphore
(1) Industrie sidérurgique : double fonction de renforcement et de résistance à la corrosion
Renforcement de la solution solide :
Mécanisme d'action :Les atomes de phosphore s'intègrent dans le réseau de ferrite, provoquant une distorsion du réseau, entravant le mouvement des dislocations et améliorant la résistance et la dureté de l'acier ;
Effets quantitatifs :L'ajout de 0,03 %-0,05 % de phosphore (introduit via les alliages FEP) à l'acier de construction faiblement allié augmente la résistance à la traction de 10 à 15 % et la dureté (HB) de 15 à 25, ce qui le rend adapté aux composants structurels mécaniques et de construction ;
Précautions: When the phosphorus content is >0,06 %, la résistance aux chocs à basse température (-20 degrés) de l'acier diminue de 30 à 50 %, ce qui nécessite l'ajout de manganèse et de nickel pour atténuer la fragilité à froid.
Résistance à la corrosion améliorée :
Mécanisme d'action :Le phosphore favorise la formation d'un film de passivation dense de Fe₃(PO₄)₂ sur la surface de l'acier, empêchant la pénétration des milieux corrosifs ;
Effet quantitatif :L'ajout de 0,04 à 0,05 % de phosphore à l'acier au carbone ordinaire améliore la résistance à la corrosion atmosphérique de 20 à 30 % et prolonge la durée de vie de 1 à 2 fois, ce qui le rend adapté aux pièces de construction extérieure et de machines agricoles.
(2) Industrie de la fonderie : raffinement des grains et optimisation de la fluidité
Affinement des grains :
Mécanisme d'action :Le phosphore, en tant que noyau de nucléation hétérogène, favorise la nucléation des grains lors de la solidification de la fonte, affinant ainsi la microstructure du graphite et de la matrice ;
Effet quantitatif :L'ajout de 0,05 % à 0,08 % de phosphore (introduit via les ferro-alliages de phosphore) à la production de fonte grise augmente la résistance à la traction des pièces moulées de 200 MPa à 250 à 280 MPa, améliore la ténacité aux chocs de 15 % à 20 % et permet d'obtenir un degré d'uniformité du graphite de 5 à 6 ;
Amélioration de la fluidité :
Mécanisme d'action :Le phosphore réduit la tension superficielle et la viscosité du fer fondu, améliorant ainsi la capacité de remplissage ;
Effet quantitatif :L'ajout de 0,06 à 0,09 % de phosphore aux pièces moulées à structure complexe (telles que les culasses de moteur) augmente la fluidité du fer fondu de 10 à 15 %, réduisant ainsi le taux de défauts de « remplissage incomplet » et de « fermeture à froid » de 1,2 % à 0,3 %.
(3) Industrie chimique : fonctions des matières premières et des supports
Préparation des phosphates :
Applications principales :L'alliage de phosphate de fer réagit avec l'acide sulfurique et l'acide nitrique pour produire des produits tels que le phosphate ferrique et le dihydrogénophosphate de potassium, avec un taux de conversion du phosphore de 85 % à 90 % ;
Paramètres quantitatifs :1 tonne d'alliage de fer phosphate avec 20 % de P peut produire 2,5 à 3 tonnes de phosphate ferrique (qualité batterie), adapté aux matériaux cathodiques des batteries au lithium dans les véhicules à énergie nouvelle ;
Support de catalyseur :
Caractéristiques et avantages :Après concassage et activation, la surface spécifique atteint 10-20 m²/g, et la résistance mécanique est supérieure ou égale à 15 MPa ;
Scénarios appropriés :Chargé d'ingrédients actifs tels que le nickel et le cobalt, utilisés dans les réactions pétrochimiques d'hydrogénation et de désulfuration, améliorant l'efficacité catalytique de 15 à 20 %.
Compatibilité des applications de différentes qualités d'alliages ferrophosphorés
| Grade | Teneur en phosphore (P) | Limites d'impuretés du noyau (Si/Mn/C) | Scénarios d'application de base | Ajout recommandé |
| FeP20 | 18%-22% | Inférieur ou égal à 3,0%/Inférieur ou égal à 2,0%/Inférieur ou égal à 1,0% | Renforcement des-aciers faiblement alliés et de l'acier au carbone ordinaire | 0,1 % à 0,3 % de la masse d'acier fondu |
| FeP23 | 21%-25% | Inférieur ou égal à 2,5%/ Inférieur ou égal à 1,5%/ Inférieur ou égal à 0,8% | Moulage de précision, moulages structurels complexes | 0,15 % à 0,4 % de la masse de fer fondu |
| FeP18 | 15%-18% | Inférieur ou égal à 3,5%/Inférieur ou égal à 2,5%/Inférieur ou égal à 1,2% | Préparation chimique de phosphate, support de catalyseur | Ajusté en fonction des exigences de réaction (généralement 5 % à 10 %) |
Points clés pour le contrôle de l'utilisation
Moment d’ajout :
Fabrication de l'acier : Ajouter au cours des dernières étapes du taraudage du convertisseur (température de l'acier de 1 500 à 1 550 degrés) pour assurer une dispersion uniforme ;
Coulée : ajouter au cours des dernières étapes de la fusion du fer fondu (température 1 450 -1 500 degrés) pour éviter une addition prématurée entraînant une combustion du phosphore.
Contrôle posologique :
Calculer en fonction de la teneur en phosphore cible (par exemple, si l'acier cible a P=0.04%, en utilisant l'alliage FeP20, le dosage=0.04% ÷ 20%=0.2%);
Des tests à petite-échelle sont nécessaires avant la production de masse pour vérifier les performances et éliminer le risque de fragilité à froid avant une application-à grande échelle.
