高端特殊鋼與特種合金使用最多的原料莫過于純鐵。純鐵不僅是冶煉原料,本身也是一種材料。我們知道,工業規模制備純鐵可以追溯到1886年美國西屋電氣公司首先用雜質含量0.4%的熱軋低碳鋼板制備低碳電工鋼。1910年美國阿姆科鋼鐵公司(Armco Steel Corporation)首先采用平爐冶煉出了純度為99.75%的純鐵(即阿姆科鐵),成為了工業用純鐵的代名詞。目前,國內外能夠工業化大規模實現3N級純鐵的生產,但無法工業化生產4N級以上的純鐵。自純鐵誕生以來,其發展一直在促進工業的進步。隨著冶金技術和冶煉裝備的進步,發達國家(美國、日本、德國、瑞典和法國等)越來越重視高純鐵和超純鐵的研發。
純鐵純度提高到極限后,將會表現出很多不同的現象。2015年美國NIST聯合日本、比利時和德國等針對3N8-6N8純鐵進行了力學測試,發現純度提高后,6N8純鐵在低10-5 s-1應變速率下屈服強度最低能達到28 MPa[2],遠低于對純鐵傳統的屈服強度極限的認知。國內關于高純鐵和超純鐵的研究起步雖然較晚,但近幾年也取得了可觀成果。
提高純鐵的純度,作為原料有效改善高端特殊鋼與特種合金純凈度,提高材料性能;作為磁性材料,高純度能夠顯著降低矯頑力,提高磁導率。高超純鐵具備高熔點、高塑性的特點,本身是很有發展潛力的軍工新材料。高超純鐵雜質含量低,能大幅減少高端特殊鋼與特種合金中的夾雜物與有害元素,有助于提高韌性、疲勞強度和蠕變強度,可用于飛機起落架、航空軸承、傳動變速裝置等高端裝備,能夠顯著提升我國工業實力和國防能力。高超純鐵的夾雜物極少,能有效降低材料的電極電位差異,避免點蝕發生,形成所謂的高超純不銹鐵。
高純鐵和超純鐵的研究還具有重要科學意義:一方面研究純鐵的功能性特征可以深入理解鐵的各種性態,探索自然與宇宙物質的演變;另一方面,研究鐵的力學性能可以揭示鐵的強度極限,研究材料的強度理論基礎,理解作為量大面廣材料的缺陷強化的潛力,為鋼鐵材料的高性能化的發展提供科學指導。
發展高純、超純的生鐵與純鐵在科學上和工程上都具有重要的意義。能夠促進和強化工業的材料基礎,提升我國綜合實力,是我國工業化發展的時代必然。
三眾科技純鐵 http://www.taiyuansanzhong.com/
|