Mangaani rauasulam on rauasulam, mis koosneb mangaanist ja rauast. Seda kasutatakse terasetööstuses deoksüdeerijana ja sulamilisandina ning see on kõige sagedamini kasutatav rauasulam.
Mangaani raua võib süsinikusisalduse järgi jagada madala süsinikusisaldusega mangaani rauaks, keskmise süsinikusisaldusega mangaani rauaks ja suure süsinikusisaldusega mangaani rauaks.
Madala süsinikusisaldusega mangaaniraud: süsinikusisaldus vahemikus {{0}},15% kuni 0,7%;
Keskmise süsinikusisaldusega ferromangaan: süsinikusisaldus vahemikus {{0}},7% kuni 2,0%;
Suure süsinikusisaldusega ferromangaan: süsinikusisaldus vahemikus 2.0% kuni 8.0%;
Niisiis, kas erineva mangaani ja süsinikusisaldusega mangaani rauasulamitel on ka mõningaid erinevusi värvi, välimuse, kasutuse ja kasutusala poolest?
Loomulikult mõjutab eri mangaani- ja rauasulamite erinev mangaani- ja rauasisaldus paratamatult nende välimust ja kasutamist.
Kõrge süsinikusisaldusega mangaani raud
Suure süsinikusisaldusega ferromangaanil on kõrge sulamistemperatuur ja oksüdatsioonikindlus ning see on oluline deoksüdeerija ja sulami lisand. Seda kasutatakse laialdaselt sellistes valdkondades nagu terasmetallurgia, valamine ja elektroonikatööstus.
Terasemetallurgiatööstuses kasutatakse suure süsinikusisaldusega ferromangaani laialdaselt deoksüdeerijana ja räni mangaanisulami lisandina. Suure süsinikusisaldusega mangaanraud võib tõhusalt vähendada muude lisandite elementide sisaldust, parandada terasetoodete mehaanilisi omadusi ja korrosioonikindlust. Samal ajal võib räni mangaani sulami lisamine parandada terase puhtust ja tõmbetugevust ning vältida kvaliteediprobleeme, nagu terastoodete pragunemine.
Keskmise süsinikusisaldusega mangaani raud
Keskmise süsinikusisaldusega ferromangaan on laialdaselt kasutatav sulammaterjal
Terase tootmine: keskmise süsinikusisaldusega ferromangaan on üks terase tootmisel sagedamini kasutatavaid lisandeid. Suure mangaanisisalduse ja madala väävlisisalduse tõttu võib see tõhusalt parandada terase kõvadust, tugevust ja sitkust. Seda kasutatakse laialdaselt erinevat tüüpi terase, nagu konstruktsiooniteras, kulumiskindel teras, ilmastikukindel teras jne, tootmisel ning seda kasutatakse laialdaselt sellistes tööstusharudes nagu ehitus, sillad, autod ja masinad.
Keskkonnakaitse valdkonnas mängib teatud rolli ka keskmise süsinikusisaldusega mangaanraud ja seda saab kasutada reoveepuhastusvahendina. Selle oksüdatsiooni-redutseerimisreaktsiooni kaudu muudetakse reovees olevad kahjulikud ained kahjututeks aineteks, saavutades reovee puhastamise eesmärgi. Lisaks saab keskmise süsinikusisaldusega mangaani rauda kasutada ka heitgaaside puhastusseadmete tootmiseks, et vähendada tööstuslike heitgaaside saastet keskkonda.
Ehitus ja tsiviilehitus: Keskmise süsinikusisaldusega mangaanrauda kasutatakse ka ehituses ja tsiviilehituses, et suurendada betooni tugevust ja vastupidavust ning parandada hoonete konstruktsiooniomadusi. Lisaks saab keskmise süsinikusisaldusega mangaanrauda kasutada ka korrosioonikindlate terasvarraste ja raudplaatide tootmiseks meretehnika ja muude karmi keskkonnaga kokkupuutuvate konstruktsioonide jaoks.
Madala süsinikusisaldusega mangaani raud
Madala süsinikusisaldusega ferromangaanil on oluline rakendus mitmes valdkonnas.
Terasemetallurgiatööstus: Madala süsinikusisaldusega mangaanraud on terase metallurgiatööstuses tavaliselt kasutatav sulamilisand. See võib tõhusalt parandada terase kõvadust, tugevust, sitkust, kulumiskindlust ja korrosioonikindlust, parandades samal ajal ka selle valu- ja töötlemisomadusi. Seetõttu kasutatakse seda laialdaselt kõrgtugeva terase, roostevaba terase, kulumiskindla terase, vedruterase, legeerterase jms tootmisel.
Sulamite töötlev tööstus: madala süsinikusisaldusega mangaanirauda saab kasutada ka mitmesuguste sulamite, näiteks vase mangaani sulami, alumiiniummangaani sulami, nikli mangaani sulami, titaani mangaani sulami jne valmistamiseks. Nendel sulamitel on suurepärased mehaanilised omadused, korrosioonikindlus ja termiline stabiilsus. ja neid kasutatakse laialdaselt lennunduses, kosmosetööstuses, autotööstuses, laevaehituses, elektroonikas, relvad ja muud valdkonnad.
Mangaanisisalduse mõju mangaani rauasulamis
Esiteks on mangaani rauasulami põhikomponendid mangaan ja raud, mille mangaanisisaldus on üldiselt vahemikus 65–95%. Mangaanisisaldus mõjutab oluliselt sulamite omadusi. Kõrge mangaanisisaldus võib parandada sulamite kõvadust, tugevust ja kulumiskindlust, kuid liigne mangaanisisaldus võib suurendada sulamite haprust. Madala mangaanisisaldusega ei saa aga saavutada head tugevust ja kõvadust.
Teiseks on mangaanisisaldus seotud ka sulami sulatusprotsessiga. Ferromangaani sulami sulatamine põhineb peamiselt sulatusahjudel ja tavaliselt kasutatavad ahjutüübid hõlmavad kõrgahju, elektriahju ja konvertereid. Sulami koostise ja omaduste reguleerimine on erinevate ahjutüüpide lõikes erinev, näiteks kõrgahjus sulatatud sulamite süsinikusisaldus on suurem, elektriahjudes sulatatud sulamitel aga madalam.
Lisaks võib sulami jõudlust mõjutada ka kütuse tüüp. Näiteks söe põletamine mangaani rauasulamite kütusena võib suurendada sulami väävlisisaldust, mõjutades seeläbi selle korrosioonikindlust.
Lõpuks suurenevad terase tugevuspiir ja plastilisuse piir mangaanisisalduse suurenemisega. Kui mangaani sisaldus terases on suurem kui 10%, suureneb terase korrosioonikindlus atmosfääris oluliselt ning mangaan võib samuti vähendada hapniku ja väävli kahjustust terasele, parandades seeläbi terase tempermalmist ja veeremisvõimet.
Erinevate süsinikusisalduste mõju mangaani rauasulamites
Kui süsinikusisaldus mangaani rauasulamis on madal, näiteks madala süsinikusisaldusega mangaani rauas, võib see moodustada raudoksiidiga oksiidräbu, mis võib hõljuda sulaterase pinnal, vähendades seeläbi terase hapnikusisaldust. Sellisel juhul toimib mangaani rauasulam hea deoksüdeerijana.
Kui mangaani rauasulami süsinikusisaldus on mõõdukas, näiteks keskmise süsinikusisaldusega mangaaniraud, võib mangaani rauasulam moodustada väävliga mangaansulfiidi. See protsess võib vähendada terase väävlisisaldust, suurendada selle tempermalmist ja sitkust ning parandada selle tugevust ja kulumiskindlust.
Kui mangaani rauasulamis on kõrge süsinikusisaldus, näiteks kõrge süsinikusisaldusega mangaaniraud, kuigi mangaani rauasulam ise võib toimida desoksüdeerijana ja väävlitustajana, võib selle kõrge süsinikusisaldus terase jõudlust teatud määral mõjutada.
Kõrge, keskmise ja madala süsinikusisaldusega mangaani raua praktiline kasutamine
Suure süsinikusisaldusega ferromangaani kasutatakse peamiselt valamisel desoksüdeerijana, väävlitustajana ja sulamilisandina ning sellel on lai valik rakendusi terase tootmisel. Selles sisalduvad mikroelemendid mängivad valuprotsessis täiendavat rolli. Enamik kodumaiseid terasetehaseid kasutab ränimangaani ja mõned kõrge mangaanisisaldusega terasetehased kasutavad seda ka.
Keskmise süsinikusisaldusega ferromangaani kui tavaliselt kasutatavat sulamit saab kasutada nii deoksüdeeriva materjalina kui ka sulami lisaainena. Terasetootmises võib keskmise süsinikusisaldusega ferromangaan tõhusalt parandada terase kõvadust, tugevust, sitkust ja kulumiskindlust.
Madala süsinikusisaldusega ferromangaani mangaanisisaldus on 80% ja süsinikusisaldus vahemikus 0,4% kuni 0,7%. See võib moodustada raudoksiidiga oksiidräbu, mis võib sulaterase pinnal hõljuda, vähendades seeläbi terase hapnikusisaldust.
