硅和钙组成的二元合金,属铁合金范畴。它的主成分为硅和钙,还含有不同数量的铁、铝、碳、硫和磷等杂质。钢铁工业用作钙添加剂、脱氧剂、脱硫剂和非金属夹杂物的变性剂。铸铁工业用作孕育剂和变性剂。硅钙合金按钙含量的不同区分为:SiCa31(Ca≥31.0%、Ca+Si≥90%);SiCa28(ca≥28.0%、Ca+Si≥85%);SiCa24(Ca≥24.0%、Ca+Si≥80%);SiCa15(Ca15%~20%)等。其他杂质按不同用途另有规定。此外,在硅钙合金的基础上,添加其他元素,组成三元或多元复合合金。如Si-Ca-Al;Si-Ca-Mn;Si-Ca-Ba等,用作钢铁冶金的脱氧剂、脱硫剂、脱氮剂和合金剂。
简史 法国博茨尔(BOZEL)通用电化学公司约在1907年用电硅热法,后用电碳热法在电炉内生产硅钙合金。中国于50年代在太原一家电石厂冶炼硅钙。1964年北京铁合金厂研究成功分层加料法冶炼硅钙合金的工艺。
性质 钙为碱土金属,原子量为40.08,外层电子结构为4S2,密度(20℃)1.55g/cm3,熔点839士2℃,沸点1484℃。钙的蒸气压与温度的关系式为
lnpCa=25.7691-20283.9T-1-1.0216lnT
式中pCa为钙的蒸气压,Pa;T为温度,K。硅钙二元系相图见图1。硅与钙生成3种化合物,即CaSi、Ca2Si和CaSi2。CaSi(41.2%Si)在高温下稳定。Ca2Si(29.5%Si)是Ca与CaSi间在低于910℃时生成的包晶化合物。CaSi2(58.36%Si)是CaSi与Si间在低于1020℃时生成的包晶化合物。工业生产的硅钙合金的相组成为CaSi2约77%,CaSi 5%~15%,Si自由<20%,SiC<8%。含Ca 30%~33%,Fe约5%的硅钙合金的密度约为2.2g/cm3,熔化温度范围为980~1200℃。