tiefen

鐵粉

ironpowder

鐵粉是粉末冶金的重要原料。鐵粉的工業(yè)制取和應(yīng)用始于20世紀20年代。當時德國生產(chǎn)的電解鐵粉和羰基鐵粉，主要用作化學(xué)工業(yè)的催化劑。30年代開始生產(chǎn)粉末冶金鐵基零件。1933年德國研究出旋渦研磨法生產(chǎn)鐵粉。1936年瑞典在海綿鐵生產(chǎn)的基礎(chǔ)上用還原法由磁鐵礦生產(chǎn)出低成本的鐵粉。40年代后在德、英、美等國又出現(xiàn)熔融金屬霧化法制造鐵粉，并在此基礎(chǔ)上迅速推進了霧化預(yù)合金（合金鋼、超合金等）粉末的生產(chǎn)。中國于1958年開始用還原法生產(chǎn)鐵粉，60年代開始用霧化法研制各種合金和合金鋼粉末。

鐵粉的生產(chǎn)方法中，還原法和霧化法是主要的生產(chǎn)方法。這兩種方法的生產(chǎn)能力在世界鐵粉總生產(chǎn)能力中大約各占一半。電解法和羰基法主要用于制作磁性材料所需的高純度、細粒度的鐵粉，產(chǎn)量很少。

還原法利用固體或氣體還原劑（焦炭、木炭、無煙煤、水煤氣、轉(zhuǎn)化天然氣、分解氨、氫等）還原鐵的氧化物(鐵精礦、軋鋼鐵鱗等)來制取海綿狀的鐵。在各還原法中，隧道窯固體碳還原制取海綿鐵，粉碎后再用帶式爐氫氣還原的兩階段還原法，即Hgans法在產(chǎn)量上占壓倒多數(shù)。這種還原法的工藝流程見圖[固體碳還原鐵粉的生產(chǎn)流程。最長的隧道窯長265米，年產(chǎn)鐵粉65000噸。所生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)鐵粉一般含鐵>98.5％，碳≤0.01％，磷和硫都小于0.03％，氫損為0.1～0.2％。此外，美國還有用帶式爐氫還原鐵鱗的方法(pyron法)，生產(chǎn)一些松裝密度低的鐵粉。蘇聯(lián)有用炭黑和轉(zhuǎn)化天然氣共同還原鐵鱗的聯(lián)合還原法。

霧化法用高壓水流或空氣流把熔融鐵水流沖擊成霧狀，制成鐵粉。此法用電爐熔煉，可利用廢鋼為原料，生產(chǎn)率高；但霧化后需還原退火（脫碳降氧）、研磨等后續(xù)處理才能獲得優(yōu)質(zhì)鐵粉。粉末顆粒一般為不規(guī)則形狀或近球形。此法常用兩種生產(chǎn)方式：①用水或空氣霧化高碳鐵水流；②用高壓水霧化低碳鋼水流。高壓水霧化法應(yīng)用廣泛，所生產(chǎn)的鐵粉約占世界總產(chǎn)量的1/3。還可以生產(chǎn)完全合金化的低合金鋼粉。

性能質(zhì)量指標用于生產(chǎn)粉末冶金鐵基制品的鐵粉，其質(zhì)量指標一般包括:化學(xué)成分，如鐵、碳、氧、硫、磷等和酸不溶物含量，氧含量可用氫損（在氫中還原的損失重量）近似地表示；物理、工藝性能，如篩分粒度組成、松裝密度、流動性、壓縮性和燒結(jié)尺寸穩(wěn)定性等。如作為制造高密度、高強度的機械零件之用，對鐵粉的氧含量和壓縮性（鐵粉在一定壓力下壓制后能達到的壓坯密度）指標有嚴格的要求。還原法和霧化法都已能生產(chǎn)出低氧含量和高壓縮性的優(yōu)質(zhì)鐵粉。

用途鐵粉的主要用途有：①作為粉末冶金制品的原料，耗用量約占鐵粉總耗用量的60～80％；②作為電焊條的原料，在藥皮中加入10～70％鐵粉可改進焊條的焊接工藝并顯著提高熔敷效率；③作為火焰切割的噴射劑，在切割鋼制品時，向氧-乙炔焰中噴射鐵粉，可改善切割性能，擴大切割鋼種的范圍，提高可切割厚度；④還可作為有機化學(xué)合成中的還原劑、復(fù)印機油墨載體等。

參考書目

韓鳳麟，葛昌編：《鋼鐵粉末生產(chǎn)》，冶金工業(yè)出版社，北京，1981。

SvenI.Hulthn，F(xiàn)iveDecadesofIronPowderProduction，InternationalJournaloPowderMetallury&PowderTechnoloy，Vol.17，No.2，pp.81～106，1981.