硼铁(ferroboron)

以硼和铁为主要组成的铁合金，还含有铝、硅、碳、锰、铜等杂质。是钢铁冶炼、铸铁、非晶态合金与磁性材料的硼添加剂。硼铁含硼9％～25％，按碳与硼的含量分类。还有镍硼(B>14％)、钴硼(B>12％)、铬硼(B>12％)、铝硼(B2。5％～3．5％)及多种复合硼合金，用于高温合金、磁性合金、喷涂材料及铝合金的生产。

英国戴维(H．Davy)用电解法首次制得硼。穆瓦桑(H．Moissan)于1893年在电弧炉中制得了高碳硼铁。20世纪20年代出现了许多制造硼铁的专利。70年代非晶态合金和永磁体材料的发展，使硼铁的需要量增加。50年代末，中国北京钢铁研究总院用铝热法研制硼铁成功。其后吉林、锦州、辽阳等铁合金厂相继批量生产，1966年以后，主要由辽阳铁合金厂生产。1973年辽阳铁合金厂用电炉法生产硼铁。1989年又用电炉法研制低铝硼铁。

性质及用途            硼的原子量为10．81。电子结构为1s12s22p1。结晶形硼的密度为2.31g／cm3(20℃)，而无定形硼的密度为2.30g／cm3。(20℃)。熔点2079℃，沸点3660℃。硼铁二元系平衡相图见图1。硼铁系中，在硼含量约为3.8％处，有一共晶点，其共晶温度为1149℃。铁和硼生成两种，在高温时也极稳定的中间化合物，Fe。B和FeB。其中FeB有高温和低温两种晶型。工业生产的硼铁(10％～20％B)的熔化温度范围为1400～1550℃，密度为5.8～6.5g／cm3。

微量的硼(0.001％)可以使钢的淬透性成倍增加。不锈钢添加约0.003％B，可以改善其加工性。硼具有吸收中子的性质，可以阻碍或停止铀——石墨核反应的连锁反应。所以含硼较高(>1％B)的钢用于原子能工业。硼在铸铁中能影响石墨化，因而增加白口的深度。硼添加量超过0.01％时，有明显的稳定碳化物的作用，因而提高铸铁的耐磨强度。铸铁轧辊含硼0.02％～0.1％，可以提高表面硬度和改善白口凝固。可锻铸铁中添加硼达0.001％～0.005％时有利于形成球墨。同时还能增加石墨的颗粒和改善其分布状况。这一作用有利于退火处理。

喷涂(焊)用的铁基、钴基、镍基金属粉末、含硼0.5％～4.0％。含硼非晶态铁硅硼合金，如：Fe92Si583，可以代替取向硅钢制造铁损低、体积小的节能变压器等器件。Nd2Fel4B、Ndl5Fe7788等钕铁硼永磁体，具有高剩磁、高矫顽力及高磁能积的优点，是制造永磁机件的理想材料。

生产工艺                  B2O3是比较难还原的氧化物。用碳、硅、铝还原．B2O3的反应△Fo-T图见图2。从图中看出，当有铁参与时，对碳还原反应有利。碳还原生成

B4C的反应，同生成B的很接近，可以得到含碳较低的硼铁。硅和铝还原B2O3是可能的，但反应热量均不能使反应自动进行，需要添加发热剂，补充热量。产出硼铁含硅与铝均较高。为了得到低铝硼铁，常用镁代替部分铝。硼铁生产主要有金属热法和电碳热法两种。

金属热法           将硼酸加热至800℃脱水，得到含>95％B2O3的硼酐作硼原料。可以得到杂质少、含硼高的硼铁。用镁代替部分铝作还原剂，不仅能提高单位炉料的反应热量，而且也能提高硼的还原率，降低合金中的铝含量。

硼酸(99％H3BO3)在烧油(或天然气)的反射炉(或回转窑)内加热至800～1000℃脱水，得到硼酐(B2O3)。破碎成粒度48％，Al>48％)是在中频感应炉内，先将铝锭熔化并加温至800℃左右，逐渐加入镁锭，不断搅拌使均匀混合。然后将合金液浇注成条块状。冷却后破碎成粒度65.0％，Si