一般情况,钢材中所含有的主要元素是铁,微量的有益元素有碳元素、铬元素、锰元素、钼元素、镍元素、硅元素、钨元素、钒元素等,微量的有害元素主要是指磷元素、硫元素。而碳元素在钢材中的作用是至关重要的,如果没有含碳元素的铁在化学中就称为纯铁,他的硬度非常低,几乎和见过的纯银一样用牙齿轻轻一咬就是一个凹坑。
这样的铁也就称不上是市面上的钢材了,只有在化学实验室才有可能用到这样的纯铁。在市面上的不管是钢板、型钢、钢管、造船钢、桥梁钢、轨道钢还是球墨铸铁、灰铸铁等都是有一定的含碳量的,这样钢材就有了硬度有了韧性和强度。如果说钢材是建筑行业的骨,那么碳元素就是钢材中的骨。由此可见碳元素的重要性是所有元素无法替代的。
可用做炼钢的脱氧剂和铸铁组织的改良剂,可用做制造四的原料,是硅树脂工业的主要原料。碳化硅脱氧剂是一种新型的强复合脱氧剂,取代了传统的硅粉碳粉进行脱氧,和原工艺相比各项理化性能更加稳定,脱氧效果好,使脱氧时间缩短,节约能源,提高炼钢效率,提高钢的质量,降低原辅材料消耗。
可用于有色金属冶炼工业的高温间接加热材料,如竖罐蒸馏炉、精馏炉塔盘、铝电解槽、铜熔化炉内衬、炉用弧型板、热电偶保护管等;用于制作耐磨、耐蚀、耐高温等碳化硅陶瓷材料;还可以制做火箭喷管、燃气轮机叶片等。此外,碳化硅也是高速公路、航空飞机跑道太阳能热水器等的理想材料之一。
碳化硅含硅约70%,含碳30%,并有少量游离碳和硅。高纯碳化硅一般含量在96%以上,做磨具磨料用,有黑色,绿色等颜分,普通碳化硅在80%以下,多显绿色和其他色。铸造用碳化硅尽量在90%左右,一是高纯料,硬度高,熔点也高,低纯料可能杂质太多。还有一种再生碳化硅,较便宜,是用碳化硅回收的旧电器件加工而成。
在电炉里用料,尽量颗粒细一些,0.5-3毫米,这样容易熔化,吸收,在冲天炉里使用,则块度大一点,以免被强气流冲出。高温下,碳化硅分解成碳和硅离子,它们的化学特性是首先和氧反应,所以有减轻铁水的氧化作用,后分别进入铁水,首先成为石墨的结晶核心,大家都知道,碳和硅都有较强的孕育作用,所以它们对电炉和低碳硅铁水的熔炼有很好的帮助。
金刚砂又名碳化硅是用石英砂、石油焦、木屑(生产绿色碳化硅时需要加)等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物,莫桑石。 碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中,碳化硅为应用广泛、经济的一种,可以称为金钢砂或耐火砂。
碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,除作磨料用外,还有很多其他用途,例如:以特殊工艺把碳化硅粉末涂布于水轮机叶轮或汽缸体的内壁,可提高其耐磨性而延长使用寿命1~2倍;用以制成的耐火材料,耐热震、体积小、重量轻而强度高,节能效果好。低品级碳化硅是较好的脱氧剂,用它可加快炼钢速度,并便于控制化学成分,提高钢的质量。此外,碳化硅还大量用于制作电热元件硅碳棒。