מהן סגסוגות ברזל?

סגסוגת היא תערובת או תמיסה מוצקה המורכבת ממתכות. באופן דומה, סגסוגת ברזל היא תערובת של אלומיניום מעורבת עם יסודות אחרים כגון מנגן, אלומיניום או סיליקון בפרופורציות גבוהות. סגסוגת משפרת את התכונות הפיזיקליות של חומר, כגון צפיפות, תגובתיות, מודול יאנג, מוליכות חשמלית ומוליכות תרמית. לכן, סגסוגות ברזל מציגות תכונות שונות מכיוון שתערובות מתכות שונות בפרופורציות שונות מציגות מגוון רחב של תכונות. בנוסף, סגסוגת משנה גם את התכונות המכניות של חומר האב, מייצרת קשיות, קשיחות, משיכות וכו'.
מוצרי סגסוגת ברזל
התוצרים העיקריים של סגסוגות ברזל הם פרואלומיניום, פרוסיליקון, פרוניקל, פרומוליבדן, פרוטונגסטן, פרובנדיום, פרומנגן ועוד. ייצור של סגסוגת ברזל ספציפית כרוך בתהליכים רבים שיש לעקוב אחריהם כדי לקבל את התכונות הפיזיקליות והמכניות הרצויות. הבדלים קלים בטמפרטורה, חימום או הרכב יכולים לייצר סגסוגות בעלות תכונות שונות לחלוטין. השימושים העיקריים של סגסוגות ברזל הם בנייה אזרחית, קישוט, מכוניות, תעשיית פלדה וציוד אלקטרוני. תעשיית הפלדה היא הצרכן הגדול ביותר של סגסוגות ברזל מכיוון שסגסוגות ברזל מעניקות תכונות שונות לסגסוגות פלדה ולנירוסטה.

פרומוליבדן
Ferromolybdenum משמש לעתים קרובות בייצור של פלדת סגסוגת כדי לשפר את הקשיות, הקשיחות ועמידות הבלאי של הפלדה. תכולת המוליבדן בפרומוליבדן היא בדרך כלל בין 50% ל-90%, ושימושים שונים דורשים תכולה שונה של פרומוליבדן.

פרוסיליקון
פרוסיליקון מכיל בדרך כלל 15% עד 90% סיליקון, עם תכולת סיליקון גבוהה. פרוסיליקון הוא חומר סגסוגת חשוב, ויישומו העיקרי הוא ייצור פלדה. סגסוגות ברזל מסייעות בסילוק חמצון של פלדה ומתכות ברזליות. בנוסף, הוא גם משפר קשיות, חוזק ועמידות בפני קורוזיה. סין היא היצרנית העיקרית של פרוסיליקון.

Ferrovanadium
Ferrovanadium משמש בדרך כלל לייצור פלדת סגסוגת כדי לשפר את החוזק, הקשיות ועמידות הפלדה לבלאי. תכולת הונדיום בפרובנדיום היא בדרך כלל בין 30% ל-80%, ושימושים שונים דורשים תכולה שונה של פרובנדיום.

פרוכרום
Ferrochrome, הידוע גם בשם ברזל כרום, מורכב בדרך כלל מ-50% עד 70% כרום במשקל. בעיקרון, מדובר בסגסוגת של כרום וברזל. פרוכרום משמש בעיקר לייצור פלדה, המהווה כ-80% מהצריכה העולמית.

באופן כללי, ferrochrome מיוצר בתנורי קשת חשמליים. תהליך הייצור הוא בעצם תגובה קרבוטרמית, המתרחשת בטמפרטורות קיצוניות המתקרבות ל-2800 מעלות צלזיוס. נדרשת כמות גדולה של חשמל כדי להגיע לטמפרטורות גבוהות אלו. לכן, יקר מאוד לייצר במדינות עם עלויות חשמל גבוהות. היצרנים העיקריים של ferrochrome הם סין, דרום אפריקה וקזחסטן.

פרוטונגסטן
פרוטונגסטן משמש בדרך כלל בייצור של פלדת סגסוגת כדי להגביר את הקשיות, עמידות הבלאי ועמידות הטמפרטורה הגבוהה של הפלדה. תכולת הטונגסטן בפרוטונגסטן היא בדרך כלל בין 60% ל-98%, ויישומים שונים דורשים תכולה שונה של פרוטונגסטן.
הייצור של פרוטונגסטן מתבצע בעיקר על ידי ייצור ברזל בכבשן פיצוץ או בשיטת תנור חשמלי. בייצור ברזל בכבשן פיצוץ, עפרות המכילות טונגסטן מוכנסות לכבשן פיצוץ יחד עם קוק ואבן גיר לצורך התכה לייצור סגסוגות ברזל המכילות טונגסטן. בשיטת התנור החשמלי, נעשה שימוש בתנור קשת חשמלי לחימום והמסת חומרי הגלם המכילים טונגסטן להכנת פרוטונגסטן.

פרוטיטניום
תכולת הטיטניום בפרוטונגסטן היא בדרך כלל בין 10% ל-45%. הייצור של פרוטונגסטן מתבצע בעיקר על ידי ייצור ברזל בכבשן פיצוץ או בשיטת תנור חשמלי. סין היא אחת מיצרניות הפרוטונגסטן הגדולות בעולם.

שימושים בסגסוגות ברזל

ייצור פלדת סגסוגת
סגסוגות ברזל הן אחד מחומרי הגלם החשובים לייצור פלדה מסגסוגת. על ידי הוספת סוגים שונים של סגסוגות ברזל (כגון פרוכרום, פרומנגן, פרומוליבדן, פרוסיליקון וכו') לפלדה, ניתן לשפר את תכונות הפלדה, כגון שיפור קשיות, חוזק, עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה וכו', מה שהופך את הפלדה ליותר מתאים לתחומי הנדסה וייצור שונים.
ייצור ברזל יצוק
ברזל יצוק הוא חומר יציקה נפוץ, וסגסוגות ברזל ממלאות תפקיד חשוב בייצור ברזל יצוק. הוספת חלק מסוים של סגסוגות ברזל יכולה לשפר את המאפיינים המכניים, עמידות הבלאי ועמידות בפני קורוזיה של ברזל יצוק, מה שהופך אותו למתאים יותר לייצור חלקים מכניים, חלקי רכב, צינורות וכו'.

תעשיית החשמל
סגסוגות ברזל משמשות גם בתעשיית החשמל, כמו חומרי ליבה עבור שנאי כוח. לברזל מסגסוגת יש חדירות מגנטית טובה והיסטרזיס נמוך, מה שיכול להפחית ביעילות את אובדן האנרגיה של שנאי כוח.

שדה תעופה וחלל
גם היישום של סגסוגות ברזל בתחום התעופה והחלל חשוב מאוד, כמו למשל לייצור חלקי מבנה וחלקי מנוע של מטוסים ורקטות, המחייבים חלקים אלו להיות בעלי מאפיינים כמו קל משקל, חוזק גבוה ועמידות בטמפרטורות גבוהות.

תעשייה כימית
בתעשייה הכימית, סגסוגות ברזל משמשות לעתים קרובות כנשאי זרז בתגובות סינתזה אורגניות, טיהור גזים ותהליכים אחרים.

חומרים עקשן
ניתן להשתמש בסגסוגות ברזל מסוימות גם בהכנת חומרים עקשן כדי לשפר את עמידות החומרים בטמפרטורה גבוהה. הם משמשים לעתים קרובות בייצור חומרים עקשן בתעשיות כגון ייצור ברזל וייצור פלדה.