الفوسفور الحديدي (الصيغة الكيميائية: Fe₃P، يُختصر غالبًا باسم FeP) عبارة عن سبيكة حديدية تتكون من الحديد (Fe) والفوسفور (P)، مع محتوى الفوسفور يتراوح عادةً من 20% إلى 35%. على عكس الفسفور النقي (شديد السمية والمتطاير)، يتميز الفوسفور بالثبات وسهولة التعامل و-فعال من حيث التكلفة-مما يجعله مصدر الفسفور المفضل لصناعة الصلب والصب وإنتاج السبائك الخاصة.

يتم تصنيع سبيكة FeP عن طريق صهر المعادن الحرارية، باستخدام خام الفوسفور (الأباتيت أو الفوسفوريت)، وخام الحديد، وفحم الكوك كمواد خام. تحتوي العملية على طريقين رئيسيين:

طريقة فرن القوس الكهربائي (EAF):صهر الخامات المختلطة بدرجة حرارة عالية- (1500–1600 درجة ) لإنتاج-حديد فوسفور عالي النقاء (P أكبر من أو يساوي 30%) مع شوائب منخفضة-مناسب للسبائك الدقيقة.
طريقة فرن الانفجار:الصهر المشترك-مع صناعة الحديد، مما يؤدي إلى إنتاج فوسفور حديدي منخفض-إلى-نقاوة متوسطة (P=20–25%) بتكلفة أقل-مثالي لإنتاج الصلب بكميات كبيرة.

تعمل كلتا العمليتين على تحويل الفوسفور العنصري السام إلى Fe₃P مستقر، مما يزيل مخاطر المناولة ويضمن إطلاق الفوسفور الموحد في المعدن المنصهر.

Ferro Phosphorus

المواصفات الأساسية للفوسفور الحديدي

درجة	محتوى الفوسفور (P).	محتوى الحديد (الحديد).	الشوائب الرئيسية (الحد الأقصى)	مقاس	تطبيق نموذجي
درجة الفوسفور-منخفضة	20–25%	65–75%	Si أقل من أو يساوي 2.0%، C أقل من أو يساوي 1.0%، S أقل من أو يساوي 0.15%، P أقل من أو يساوي 25%	5-50 ملم	صناعة الصلب بالجملة (إزالة الأكسدة، صناعة السبائك)
متوسط-درجة الفوسفور	25–30%	60–70%	Si أقل من أو يساوي 1.5%، C أقل من أو يساوي 0.8%، S أقل من أو يساوي 0.12%، P أقل من أو يساوي 30%	3-30 ملم	الحديد الزهر (تحسين السيولة)
درجة عالية من الفوسفور-.	30–35%	55–65%	Si أقل من أو يساوي 1.0%، C أقل من أو يساوي 0.5%، S أقل من أو يساوي 0.10%، P أقل من أو يساوي 35%	1-20 ملم	سبائك خاصة (مقاومة للتآكل-، ومقاومة للحرارة-)

ملاحظة هامة: يحدد محتوى الفوسفور الأداء الوظيفي بشكل مباشر-وتعمل درجات P الأعلى على تحسين مقاومة التآكل ولكنها قد تزيد من الهشاشة؛ تعمل درجات P المنخفضة على موازنة القوة والليونة للصلب الهيكلي.

التطبيقات الصناعية الهامة للفوسفور الحديدي

إن قدرة Ferro Phosphorus على التحكم في محتوى الفسفور وتحسين خصائص المعدن تجعله لا غنى عنه في الصناعات الرئيسية:

صناعة الصلب: إزالة الأكسدة وتقوية السبائك

مساعد إزالة الأكسدة:

في الفولاذ الهيكلي ذي السبائك المنخفضة، فإن إضافة 0.2–0.5% من الفوسفور والحديد والفوسفور المنخفض (20–25% P) يعمل مع الفيروسيليكون لإزالة الأكسجين المتبقي (O) من 50–70 جزء في المليون إلى أقل من أو يساوي 25 جزء في المليون. يتفاعل الفوسفور مع O لتكوين P₂O₅ مستقر، والذي يتحد مع SiO₂ لتكوين خبث منخفض-نقطة انصهار- (سهل الإزالة)، مما يقلل من شوائب الأكسيد بنسبة 30%.

تقوية السبائك:

بالنسبة إلى الفولاذ عالي القوة (على سبيل المثال، إطارات السيارات الفولاذية)، فإن إضافة الفسفور المتحكم فيه (0.05–0.1% عبر الفوسفور الحديدي) تزيد من قوة الشد بنسبة 10-15% وقوة الخضوع بنسبة 8-12%-دون التضحية بالليونة (تظل الاستطالة أكبر من أو تساوي 20%).

التجوية الصلب:

تؤدي إضافة 0.06–0.12% P عبر وسيط-الفوسفور الحديدي (25–30% P) إلى تكوين طبقة كثيفة من أكسيد Fe-P على الأسطح الفولاذية، مما يؤدي إلى تحسين مقاومة التآكل بنسبة 50% مقارنة بالفولاذ الإنشائي العادي-المستخدم في الجسور والسكك الحديدية والهياكل الخارجية.

الصب: تحسين السيولة ومقاومة التآكل

صب الحديد الرمادي:

يعمل الفوسفور المتوسط -FeP (25–30% P) المضاف بنسبة 0.3–0.6% على تحسين سيولة الحديد المنصهر بنسبة 15–20%، مما يتيح صب الأجزاء المعقدة ذات الجدران الرفيعة- (على سبيل المثال، مبيتات المضخات، وأجسام الصمامات) مع الحد الأدنى من عيوب الانكماش. كما أنه يزيد من صلابة السطح بنسبة 20-25%، مما يعزز مقاومة التآكل للمكونات الميكانيكية.

تعديل حديد الدكتايل:

في أعمدة الكرنك المصنوعة من حديد الدكتايل، يقلل الفوسفور (0.02–0.04% عبر -فوسفور FeP المنخفض) من "انحطاط العقيدات" في المقاطع السميكة، مما يضمن صلابة موحدة عبر معدلات خردة الصب- التي انخفضت من 6% إلى 2% في مسبك أوروبي.

سبائك خاصة: مقاومة التآكل والحرارة

ارتداء-سبائك مقاومة:

يعد نسبة - الفوسفور FeP العالية (30–35% P) أحد المكونات الرئيسية لسبائك Fe-P-C (المستخدمة في بطانات الكسارات وجرافات الحفارات). تؤدي إضافة 8-12% P إلى تكوين أطوار Fe₃P صلبة (صلابة أكبر من أو تساوي 900 HV)، مما يجعل السبيكة أكثر مقاومة للتآكل بمقدار 3 مرات-من فولاذ المنغنيز.

-سبائك مقاومة للحرارة:

في سبائك Fe-Cr-P لأجزاء الفرن، يعمل الفوسفور (5-8% عبر الفوسفور الحديدي) على تحسين مقاومة الأكسدة عند 800-900 درجة، مما يزيد من عمر خدمة المكونات بنسبة 40% مقارنةً بالفولاذ Cr- وحده.

ferro phosphorus