Ферромолибден

Ферромолибден — состав, марки, применение

Ферромолибден (ФМо) — легирующий ферросплав на основе молибдена и железа. Используется как присадка при выплавке конструкционных, инструментальных, жаропрочных и нержавеющих сталей, а также для легирования чугуна. Введение молибдена через ферромолибден технологически удобнее и дешевле, чем через чистый металл: ферросплав лучше усваивается расплавом и снижает угар легирующего элемента.

ГОСТ и действующие марки ферромолибдена

В России ферромолибден производится и поставляется по ГОСТ 4759-91 (идентичен ISO 5452-80, с поправкой 2004 г.). Стандарт устанавливает химический состав, методы испытаний, требования к упаковке и фракционному составу.

По содержанию молибдена ГОСТ 4759-91 определяет шесть марок. Суффикс «нк» означает пониженное содержание кремния (не более 1,0% Si):

Марка	Молибден, % (мин.)	Кремний, % (макс.)	Углерод, % (макс.)	Сера, % (макс.)	Фосфор, % (макс.)
ФМо60(нк)	60	1,0	0,05	0,10	0,04
ФМо60	60	2,0	0,05	0,10	0,04
ФМо58(нк)	58	1,0	0,05	0,10	0,04
ФМо58	58	3,0	0,05	0,10	0,04
ФМо55	55	3,5	0,05	0,10	0,06
ФМо50	50	4,0	0,10	0,10	0,06

Помимо перечисленных, ферромолибден может содержать вольфрам (до 0,5–1,0% в зависимости от марки), медь, мышьяк, олово, свинец, цинк, висмут, сурьму — в пределах, регламентированных ГОСТ 4759-91. Для марок с суффиксом «нк» по требованию потребителя устанавливаются пониженные нормы по сере (не более 0,07%) и фосфору (не более 0,03%).

На практике наиболее востребованы марки ФМо60 и ФМо60(нк) — для сталей с жёсткими требованиями по кремнию и газовой чистоте. Марки ФМо55 и ФМо58 применяют при менее критичных требованиях к примесям или при необходимости скорректировать расчётное легирование.

Производство ферромолибдена

Ферромолибден получают внепечным силикотермическим способом. Исходным сырьём служит обожжённый молибденитовый концентрат — продукт окислительного обжига MoS₂-содержащего концентрата, в результате которого сульфид молибдена переводится в оксид MoO₃. В качестве восстановителей используют ферросилиций и частично алюминий.

Молибденитовый концентрат получают преимущественно флотацией из молибден-содержащих руд. Попутно при обжиге концентрата в газовую фазу переходит оксид рения Re₂O₇ — это основной промышленный источник рения.

Влияние молибдена на свойства стали

Молибден — карбидообразующий элемент с выраженным влиянием на структуру и механические свойства стали. Основные эффекты легирования:

• Прокаливаемость. Молибден существенно увеличивает прокаливаемость, позволяя получать мартенситную структуру в сечениях большего размера при закалке.
• Вязкость. Повышает ударную вязкость и снижает порог хладноломкости, что критично для ответственных конструкций.
• Отпускная хрупкость. Молибден (0,2–0,4%) устраняет обратимую отпускную хрупкость хромоникелевых сталей — одно из наиболее ценных его технологических свойств.
• Жаропрочность. Упрочняет твёрдый раствор и замедляет диффузионные процессы при повышенных температурах, повышая длительную прочность и сопротивление ползучести.
• Равномерность структуры. Измельчает зерно и повышает однородность структуры после термообработки, расширяя интервалы закалки и отпуска.

Применение по типам сталей

Конструкционные стали

В конструкционных сталях молибден вводят в количестве 0,2–0,4%. Это типичный диапазон для машиностроительных марок — хромомолибденовых (40ХМ, 25ХМ), хромоникельмолибденовых (40ХН2МА, 38ХН3МФА) и теплоустойчивых (12Х1МФ, 15Х1М1Ф). Легирование молибденом в этом диапазоне улучшает комплекс прочностных и вязкостных характеристик после закалки и отпуска.

В теплоустойчивых конструкционных сталях для котлостроения и трубопроводов высокого давления содержание молибдена может достигать 0,4–0,6% (например, 12ХМ, 15Х5МУ).

Жаропрочные и специальные сплавы

В жаропрочных никелевых сплавах молибден вводят в количестве 2–10%. На этом уровне он обеспечивает упрочнение твёрдого раствора, необходимое для работы при температурах 700–1100 °C. В нержавеющих аустенитных сталях типа 03Х17Н14М3 молибден (2–4%) повышает стойкость к питтинговой коррозии в хлоридсодержащих средах.

Инструментальные быстрорежущие стали

В быстрорежущих сталях серии Р молибден содержится в диапазоне 4–5%: сталь Р6М5 содержит около 5% Мо, сталь Р9М4 — около 4%. Молибден в этих сталях частично замещает вольфрам, обеспечивая сопоставимую красностойкость при меньшей плотности и стоимости сплава. В штамповых инструментальных сталях (3Х3М3Ф, 4Х5МФС) содержание Мо составляет 1,5–3%.

Чугун

Ферромолибден применяют и при выплавке легированного чугуна. Молибден (0,3–1,0%) повышает прочность, износостойкость и сопротивление термической усталости чугунных деталей, что актуально для отливок, работающих при знакопеременных нагрузках и повышенных температурах.

Формы поставки ферромолибдена

По ГОСТ 4759-91 ферромолибден поставляется:

• В кусках — произвольная форма, характерная для крупнотоннажных партий;
• В виде дроблёной и просеянной фракции — с регламентированными размерами частиц согласно таблице 2 ГОСТ 4759-91 (например, 10–100 мм, 10–50 мм, ≤50 мм и другие классы крупности по договорённости).

Упаковка — стальные барабаны, деревянные ящики или биг-бэги. Партия оформляется документом о качестве с указанием марки, химического состава, метода формирования партии и даты изготовления.

Если вас интересует молибденовый прокат (листы, прутки, проволока, трубы) — он представлен в отдельном разделе каталога. Обзор других ферросплавов — ферросилиций, ферроалюминий, ферроцерий и прочие — также доступен на сайте.