I. Hlavné aplikácie: oceliarsky priemysel (viac ako 90 % podiel)
Oceliarsky priemysel je najväčším spotrebiteľom ferochrómových zliatin. Rôzny obsah uhlíka-ferochrómu zodpovedá rôznym druhom ocelí, pričom jeho hlavnou funkciou je zlepšiť vlastnosti ocele prostredníctvom „legovania“.
1. Výroba nehrdzavejúcej ocele (primárna aplikácia)
Hlavná vlastnosť -odolnosti proti korózii- nehrdzavejúcej ocele v zásade závisí od „pasivačného filmu“ (Cr₂O₃), ktorý tvorí chróm na povrchu ocele. Tento film izoluje kyslík a vodu, čím zabraňuje hrdzi. Ferochrómové zliatiny slúžia ako primárny zdroj chrómu pri tavení nehrdzavejúcej ocele, pričom obsah uhlíka priamo určuje typ nehrdzavejúcej ocele:
Vysokouhlíkové chrómové železo (C > 4 %): Používa sa na tavenie martenzitickej nehrdzavejúcej ocele (napr. ocele 410, 420). Tento typ kladie dôraz na tvrdosť a pevnosť, bežne sa používa v príboroch, ventiloch, mechanických častiach atď. (vyžaduje miernu odolnosť proti korózii a je citlivý na náklady-).
Stredný-uhlík a chróm železo (0,5 % – 4 %): Používa sa na výrobu feritickej nehrdzavejúcej ocele (napr. ocele 430), ktorá sa bežne vyskytuje v krytoch spotrebičov a dekoratívnych materiáloch (ponúka lepšiu odolnosť proti korózii ako martenzitická oceľ pri nižších nákladoch ako austenitická oceľ).
Nízko{0}}uhlíkové/ultra{1}}nízke-uhlíkové chrómové železo (C < 0,5 %, ultra-nízke C < 0,15 %): Používa sa na výrobu austenitických nehrdzavejúcich ocelí (napr. ocele 304, 316) a ultra-nízkouhlíkových-nehrdzavejúcich ocelí L61. Tieto nehrdzavejúce ocele vykazujú výnimočnú odolnosť proti korózii, vyžadujúcu prísnu kontrolu obsahu uhlíka (uhlík reaguje s chrómom za vzniku karbidov, čím dochádza k ochudobňovaniu chrómu a narušeniu pasivačnej vrstvy). Široko sa používajú v chemických zariadeniach, lekárskych prístrojoch, strojoch na spracovanie potravín a{17}}špičkovom kuchynskom riade.
Napríklad: nehrdzavejúca oceľ 304 obsahuje približne 18 % chrómu, pričom takmer všetok chróm pochádza zo zliatiny chrómu a železa; 316L (ultra-nízky uhlík) musí používať mikro-uhlíkové chrómové železo, aby sa zabezpečil obsah uhlíka < 0,03 %.
2. Nástrojová oceľ a zápustková oceľ: Zvýšenie tvrdosti a odolnosti proti opotrebeniu
Nástrojové ocele (napr. vysokorýchlostná-oceľ) a zápustkové ocele (oceli na tvárnenie za studena/za tepla) znášajú vysoké-trenie a nárazy. Pridanie zliatin chrómu a železa zvyšuje výkon jadra prostredníctvom „zosilnenia roztoku“ a „zosilnenia karbidom“:
Vysokouhlíkové chrómové železo: Používa sa pre nástrojové ocele na prácu za studena- (napr. oceľ Cr12) s obsahom približne 12 % chrómu. Vytvára karbidy Cr₇C₃ s vysokou{7}}tvrdosťou, čo umožňuje formám odolávať opotrebovaniu lisovaním za studena a vytláčaním za studena. Vhodné na výrobu razidiel, nožníc atď.
Stredne-až{1}}nízkouhlíkové ferochrómium: Používa sa vo vysokorýchlostných-ociach (napr. W18Cr4V), kde chróm zvyšuje červenú tvrdosť (schopnosť udržať si tvrdosť pri zvýšených teplotách). Zabraňuje zmäknutiu pri vysokorýchlostnom rezaní-, vďaka čomu je vhodný pre frézy na obrábacích strojoch, vrtáky a podobné aplikácie.
3. Ložisková oceľ: Predĺžená únavová životnosť
Ložiská znášajú počas prevádzky vysokofrekvenčné striedavé zaťaženie, čo si vyžaduje výnimočnú odolnosť proti opotrebovaniu a únavovú odolnosť. Zliatiny chrómového železa (predovšetkým stredný-uhlíkový chróm železo) slúžia ako kritické prísady v ložiskových oceliach, ako je GCr15:
S obsahom približne 1,5 % chrómu tvorí s uhlíkom jemné, rovnomerné karbidy Cr23C₆. Tieto karbidy sa rovnomerne distribuujú v matrici ocele, čím zvyšujú tvrdosť (zabraňujú opotrebovaniu) a zároveň bránia šíreniu trhlín (predlžujú únavovú životnosť). Sú široko používané v ložiskových guličkách/obežných dráhach pre automobily, obrábacie stroje a elektromotory.
4. Vysokopevnostná{1}}konštrukčná oceľ: Zvýšenie húževnatosti a odolnosti voči poveternostným vplyvom
Sektory, ako sú stavebné stroje (rýpadlá, vežové žeriavy), mosty a výškové-budovy, vyžadujú konštrukčnú oceľ s „vysokou pevnosťou + vysokou húževnatosťou“. Zliatiny chrómu a železa (stredne-nízkouhlíkové) sú synergické s prvkami ako mangán a kremík:
Zvýšenie medze klzu (napr. vysokopevnostná oceľ Q690-) a zároveň predchádzanie zvýšenej krehkosti;
Nízky obsah chrómu (1%-3%) zlepšuje odolnosť voči poveternostným vplyvom (odolnosť proti atmosférickej korózii) pre vonkajšie mosty, kontajnery atď.
5. Špeciálne výkonné ocele: Špeciálne aplikácie pre tepelnú odolnosť a odolnosť proti korózii
Žiaruvzdorné-ocele (napr. rúry elektrárenských kotlov, súčasti leteckých motorov): Zliatiny chrómového železa (stredne-nízkouhlíkové) v kombinácii s niklom, volfrámom atď. vytvárajú stabilné oxidové filmy, ktoré zabraňujú oxidácii pri vysokých teplotách a zároveň zvyšujú pevnosť pri vysokých-teplotách;
Oceľ odolná voči kyselinám (napr. chemické skladovacie nádrže, moriace nádrže): Spolieha sa na vysoký obsah chrómu (17 %-25 %) a vyžaduje nízkouhlíkové chrómové železo na zabezpečenie odolnosti voči korózii v silne kyslom prostredí (napr. kyselina sírová, kyselina dusičná).
II. Sekundárne aplikácie: odlievanie, zváranie a iné oblasti
1. Priemysel odlievania: Výroba odliatkov-odolných proti opotrebovaniu
Sektor odliatkov vyžaduje veľké množstvo odliatkov s „vysokou{0}}tvrdosťou,-odolnými proti opotrebovaniu“ (napr. mlecie gule, vložky drvičov, objímky valcov cementového mlyna). Tieto odliatky sú prevažne z „vysoko-chrómovej liatiny“, pričom chróm pochádza výlučne z vysoko-uhlíkového ferochrómu:
Miešanie -uhlíkového chrómového železa (C > 6 %) s roztaveným železom zvyšuje obsah chrómu v odliatkoch na 12 % – 30 %, čím sa vytvárajú hojné karbidy Cr₇C₃ (tvrdosť až HV1300, ďaleko prevyšujúca bežnú liatinu). Ich odolnosť proti opotrebeniu je 5-10 krát väčšia ako u štandardnej liatiny, vďaka čomu sú široko používané v mlecích a drviacich zariadeniach v baníctve, stavebných materiáloch a metalurgickom priemysle.
2. Zváracie materiály: Zabezpečenie výkonu zvaru
Pri zváraní nehrdzavejúcej ocele alebo ocele s vysokou{0}}pevnosťou sa zloženie a vlastnosti zvaru musia zhodovať so základným materiálom, aby sa zabránilo korózii alebo praskaniu. Zliatiny chrómového železa (zvyčajne s nízkym -uhlíkom/mikro{3}}uhlíkom) slúžia ako kritické prísady v elektródach-potiahnutých tavivom a zváracích drôtoch:
Napríklad: Zváracie tyče pre nehrdzavejúcu oceľ 304 vyžadujú mikro-uhlík chróm železo v tavivovom povlaku, aby sa zabezpečil obsah chrómu pri zváraní väčší alebo rovný 18 %, ktorý zodpovedá základnému materiálu a zabraňuje korózii v dôsledku nedostatku chrómu.
Zváracie drôty pre vysoko{0}}pevnú konštrukčnú oceľ využívajú pridanie stredne uhlíka a chrómu železa, čím sa zvyšuje pevnosť a húževnatosť zvaru, aby sa zabránilo zlomeniu spoja.
3. Ostatné: Deoxidácia, odsírenie a špeciálne zliatiny
Dezoxidačné/odsírovacie činidlo: kremík-zliatina chrómu (obsahujúca 40 %-45 % kremíka, 30 %{8}}35 % chrómu) nielen dodáva chróm, ale funguje aj ako deoxidačné a odsírovacie činidlo pri výrobe ocele - - kremík, pričom kremík sa prednostne spája s odsírením chrómu s kyslíkom (za vzniku chrómu) zníženie škodlivých nečistôt (kyslík a síra znižujú húževnatosť ocele) v oceliach. Používa sa na výrobu vysokokvalitných ocelí s nízkym-kyslíkom a nízkym obsahom síry;
Špeciálne zliatiny: Malé množstvá ferochrómu sa používajú pri výrobe zliatin na báze niklu-a kobaltu-zliatín (ako sú zliatiny pre kozmonautiku-za vysokých teplôt), ale tento podiel je extrémne nízky a nejde o bežné použitie.
Zhrnutie
Zliatiny ferochrómu slúžia ako „umožňovače výkonu“ moderného priemyslu, pričom ich základná hodnota spočíva v tom, že prostredníctvom chrómu dodávajú materiálom tri kľúčové vlastnosti: odolnosť proti korózii, odolnosť proti opotrebovaniu a vysokú pevnosť. Od bežného kuchynského riadu z nehrdzavejúcej ocele až po priemyselné chemické zariadenia a stavebné stroje až po špičkové{1}}aplikácie, ako sú lekárske prístroje a súčasti leteckých motorov-všetko sa spolieha na podporu zliatin ferochrómu. Medzi nimi výroba nehrdzavejúcej ocele predstavuje jej najdôležitejšiu aplikáciu, ktorá priamo určuje globálnu výrobnú kapacitu a dopyt po zliatinách ferochrómu.
