I. Aplicaciones principales: Industria del acero (más del 90 % de participación)
La industria del acero es el mayor consumidor de aleaciones de ferrocromo. El ferrocromo con diferente contenido de carbono- corresponde a diferentes grados de acero, y su función principal es mejorar las propiedades del acero mediante la "aleación".
1. Producción de acero inoxidable (aplicación principal)
La propiedad principal del acero inoxidable-resistencia a la corrosión-se basa fundamentalmente en la "película de pasivación" (Cr₂O₃) formada por el cromo en la superficie del acero. Esta película aísla el oxígeno y el agua, previniendo la oxidación. Las aleaciones de ferrocromo sirven como fuente principal de cromo en la fundición de acero inoxidable, y el contenido de carbono determina directamente el tipo de acero inoxidable:
Hierro con alto contenido de carbono-carbono (C > 4%): se utiliza para fundir acero inoxidable martensítico (p. ej., acero 410, 420). Este tipo enfatiza la dureza y la resistencia, y se usa ampliamente en cubiertos, válvulas, piezas mecánicas, etc. (requiere una resistencia moderada a la corrosión y es sensible a los costos).
Hierro de cromo con medio-carbono (0,5%-4%): se utiliza para producir acero inoxidable ferrítico (p. ej., acero 430), que se encuentra comúnmente en carcasas de electrodomésticos y materiales decorativos (ofrece mejor resistencia a la corrosión que el acero martensítico a un costo menor que el acero austenítico).
Hierro-cromo con bajo-carbono/ultra-bajo-carbono (C < 0,5 %, ultra-bajo C < 0,15%): se utiliza para producir aceros inoxidables austeníticos (p. ej., acero 304, 316) y aceros inoxidables de ultra-bajo-carbono (p. ej., 316L). Estos aceros inoxidables exhiben una resistencia a la corrosión excepcional, lo que requiere un control estricto del contenido de carbono (el carbono reacciona con el cromo para formar carburos, agotando el cromo y alterando la capa de pasivación). Se utilizan ampliamente en equipos químicos, dispositivos médicos, maquinaria de procesamiento de alimentos y utensilios de cocina de alta gama.
Por ejemplo: el acero inoxidable 304 contiene aproximadamente un 18 % de cromo, y casi todo el cromo proviene de una aleación de hierro y cromo; 316L (ultra-bajo en carbono) debe utilizar hierro de cromo con micro-carbono para garantizar un contenido de carbono <0,03 %.
2. Acero para herramientas y acero para matrices: mejora de la dureza y la resistencia al desgaste
Los aceros para herramientas (p. ej., acero de alta-velocidad) y los aceros para troqueles (aceros para troqueles para trabajo en frío o en caliente) soportan fricción e impactos de alta-intensidad. La adición de aleaciones de cromo y hierro mejora el rendimiento del núcleo mediante el "fortalecimiento de la solución" y el "fortalecimiento del carburo":
Hierro con alto contenido de cromo-carbono: se utiliza para aceros para herramientas de trabajo-en frío (por ejemplo, acero Cr12) con aproximadamente un 12 % de contenido de cromo. Forma carburos de Cr₇C₃ de alta-dureza, lo que permite que los moldes resistan el desgaste causado por el estampado y la extrusión en frío. Indicado para la fabricación de troqueles de estampación, cizallas, etc.
Ferrocromo de medio-a-bajo contenido de carbono: se utiliza en aceros de alta-rápidez (p. ej., W18Cr4V), donde el cromo mejora la dureza al rojo (la capacidad de mantener la dureza a temperaturas elevadas). Esto evita que se ablande durante el corte a alta-velocidad, lo que lo hace adecuado para cortadores de máquinas herramienta, brocas y aplicaciones similares.
3. Acero para rodamientos: vida útil prolongada ante la fatiga
Los rodamientos soportan cargas alternas de alta-frecuencia durante el funcionamiento, lo que exige una resistencia al desgaste y a la fatiga excepcionales. Las aleaciones de hierro-cromo (principalmente hierro-cromo de medio-carbono) sirven como aditivos críticos en aceros para rodamientos como el GCr15:
Con aproximadamente un 1,5 % de contenido de cromo, forma carburos de Cr₂₃C₆ finos y uniformes con el carbono. Estos carburos se distribuyen uniformemente por toda la matriz del acero, mejorando la dureza (previniendo el desgaste) e inhibiendo la propagación de grietas (prolongando la vida útil). Se utilizan ampliamente en rodamientos de bolas/pistas de rodadura para automóviles, máquinas herramienta y motores eléctricos.
4. Acero estructural de alta-resistencia: mejora de la tenacidad y la resistencia a la intemperie
Sectores como el de la maquinaria de construcción (excavadoras, grúas torre), puentes y edificios de gran-altura requieren acero estructural con "alta resistencia + alta tenacidad". Las aleaciones de cromo y hierro (medio-bajo contenido de carbono) tienen sinergia con elementos como el manganeso y el silicio:
Aumentar el límite elástico (p. ej., acero Q690 de alta-resistencia) y al mismo tiempo evitar una mayor fragilidad;
El bajo contenido de cromo (1%-3%) mejora la resistencia a la intemperie (resistencia a la corrosión atmosférica) para puentes exteriores, contenedores, etc. (conocido como "acero resistente a la intemperie").
5. Aceros de alto rendimiento especiales: aplicaciones específicas para resistencia al calor y resistencia a la corrosión
Aceros-resistentes al calor (p. ej., tubos de calderas de centrales eléctricas, componentes de motores de aviones): las aleaciones de hierro y cromo (medio{3}}bajo contenido de carbono) combinadas con níquel, tungsteno, etc., forman películas de óxido estables que evitan la oxidación a altas temperaturas y al mismo tiempo mejoran la resistencia a altas-temperaturas;
Acero-resistente a los ácidos (p. ej., tanques de almacenamiento de productos químicos, tanques de decapado): depende de un alto contenido de cromo (17%-25%), y requiere hierro con cromo con bajo contenido de carbono para garantizar la resistencia a la corrosión en ambientes fuertemente ácidos (p.ej., ácido sulfúrico, ácido nítrico).
II. Aplicaciones secundarias: fundición, soldadura y otros campos
1. Industria de la fundición: producción de-piezas fundidas resistentes al desgaste
El sector de la fundición requiere grandes cantidades de piezas fundidas de "alta-dureza y-resistencia al desgaste" (por ejemplo, bolas de molienda, revestimientos de trituradoras, camisas de rodillos de molinos de cemento). Estas piezas fundidas son predominantemente "hierro fundido con alto-cromo", y el cromo proviene en su totalidad de ferrocromo con alto-carbono:
La mezcla de hierro con alto contenido de cromo-carbono (C > 6%) con hierro fundido eleva el contenido de cromo en las piezas fundidas a entre un 12% y un 30%, lo que forma abundantes carburos de Cr₇C₃ (dureza de hasta HV1300, muy superior al hierro fundido ordinario). Su resistencia al desgaste es de 5 a 10 veces mayor que la del hierro fundido estándar, lo que los hace ampliamente utilizados en equipos de molienda y trituración para las industrias de minería, materiales de construcción y metalurgia.
2. Materiales de soldadura: garantizar el rendimiento de la soldadura
Al soldar acero inoxidable o acero de alta-resistencia, la composición y las propiedades de la soldadura deben coincidir con el material base para evitar la corrosión o el agrietamiento. Las aleaciones de hierro y cromo (normalmente bajas en -carbono/micro-carbono) sirven como aditivos críticos en electrodos recubiertos de fundente-y alambres de soldadura:
Por ejemplo: las varillas de soldadura para acero inoxidable 304 requieren hierro de cromo y micro-carbono en el recubrimiento fundente para garantizar un contenido de cromo de soldadura mayor o igual al 18 %, que coincida con el material base y evite la corrosión debido a la deficiencia de cromo.
Los alambres de soldadura para acero estructural de alta-resistencia se benefician de las adiciones de hierro y cromo con medio-carbono, lo que mejora la resistencia y la tenacidad de la soldadura para evitar la fractura de las uniones.
3. Otros: Desoxidación, Desulfuración y Aleaciones Especiales
Agente desoxidante/desulfurizante: la aleación de silicio-cromo (que contiene 40%-45% de silicio, 30%-35% de cromo) no solo suministra cromo sino que también funciona como desoxidante y desulfurante en la fabricación de acero. - - El silicio se combina preferentemente con oxígeno para formar SiO₂ (escoria), mientras que el cromo ayuda a la desulfuración, reduciendo las impurezas dañinas (oxígeno y El azufre disminuye la tenacidad del acero) en los aceros. Se utiliza para producir grados de acero de alta gama con bajo contenido de oxígeno y azufre;
Aleaciones especiales: se utilizan pequeñas cantidades de ferrocromo en la producción de aleaciones a base de níquel-y aleaciones a base de cobalto- (como las aleaciones aeroespaciales de alta-temperatura), pero la proporción es extremadamente baja y no es una aplicación generalizada.
Resumen
Las aleaciones de ferrocromo sirven como "facilitadores de rendimiento" de la industria moderna, y su valor fundamental radica en impartir tres propiedades clave a los materiales a través del cromo: resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y alta resistencia. Desde los utensilios de cocina de acero inoxidable de uso cotidiano hasta los equipos químicos industriales y la maquinaria de construcción, y extendiéndose a aplicaciones de alta-como dispositivos médicos y componentes de motores de aviones-, todos dependen del soporte de aleaciones de ferrocromo. Entre ellas, la producción de acero inoxidable representa su aplicación más crítica, ya que determina directamente la capacidad de producción global y el panorama de la demanda de aleaciones de ferrocromo.
