钒(Vanadium)是一种金属元素,元素符号为V,银灰色金属,在元素周期表中属VB族,原子序数23,原子量50.9414,体心立方晶体,常见化合价为+5、+4、+3、+2。钒的熔点很高,为难熔金属,有延展性,质坚硬,无磁性。具有耐盐酸和硫酸的本领,并且在耐气、耐盐、耐水腐蚀的性能要比大多数不锈钢好。
钒(V)
1、改善热强性。
2、钒能显著地改善普通低碳低合金钢的焊接性能。
钒是一种高熔点难熔稀有金属,其主要产品形式有:五氧化二钒、三氧化二钒、钒铁、氮化钒等。其中,五氧化二钒和三氧化二钒是实际生产中最主要的氧化钒,他们是制取诸如钒铁、氮化钒和碳化钒等后续钒制品的主要原料。
钒的应用领域
钒是一种重要的合金元素,主要用于钢铁工业。含钒钢具有强度高,韧性大,耐磨性好等优良特性,因而广泛应用于机械、汽车、造船、铁路、航空、桥梁、电子技术、国防工业等行业,其用量约占钒消耗量的85%,钢铁行业的用量在钒的用途中占最大比重。钢铁行业的需求直接影响到钒市场行情。大约有10%的钒用于生产航天工业所需的钛合金。钒在钛合金中可以作为稳定剂和强化剂,使钛合金具有很好的延展性和可塑性。
85%左右的金属钒是以钒铁和钒氮合金的形式被添加于钢铁生产中,以提高钢的强度、韧性、延展性和耐热性。含钒的高强度合金钢广泛应用于输油/气管道、建筑、桥梁、钢轨等生产建设中。含钒高强度合金钢主要有:高强度低合金(HSLA)钢(综合);HSLA钢板;HSLA型钢;HSLA带钢;先进高强度带钢;建筑用螺纹钢筋;高碳钢线材;钢轨;工具和模具钢等。
钒对钢的显微组织及热处理的影响
① 钒和铁能够形成连续的固溶体,强烈地缩小奥氏体相区。
② 钒和碳、氮、氧都有极强的亲和力,在钢中主要以碳化物或氮化物、氧化物的形态存在。
③ 通过控制奥氏体化温度来改变钒在奥氏体中的含量和未溶碳化物的数量以及钢的实际晶粒度,可以调节钢的淬透性。
④ 由于钒与碳能够形成稳定难熔的碳化物,使钢在较高温度时仍保持细晶组织,大大降低钢的过热敏感性。
钒对钢的力学性能的影响
① 少量的钒可使晶粒细化、韧性增大。
② 钒含量较高导致聚集的碳化物出现,使强度降低,碳化物在晶内析出会降低室温韧性,故在大部分钢中含量不高。
③ 经适当的热处理使碳化物弥散析出时,钒可提高钢的高温持久强度和蠕变抗力。
④ 钒的碳化物是金属碳化物中最硬和最耐磨的,弥散分布的碳化物可提高工具钢的硬度和耐磨性。
钒对钢的物理、化学及工艺性能的影响
① 在铁镍合金中加入钒,经适当热处理后可提高磁导率。在永磁钢中加入钒,能提高磁矫顽力。
② 加入足够量的钒,将碳固定于钒碳化合物中时,可大大增加钢在高温高压下对氢的稳定性,适用于制造反应釜。不锈耐酸钢中,钒可改善抗晶间腐蚀的性能。
③ 出现钒的氧化物时,对钢的高温抗氧化性不利。
④ 含钒钢在加工温度较低时可显著增加变形能力。
⑤ 钒可改善钢的焊接性能
钒在钢中的应用
①在普通低合金钢、合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、耐热钢、抗氢钢和低温用钢等系列中有广泛的应用。
②钒在地球的储量不高,价格虽较硅、锰、钛、钼略贵,但在钢中的用量一般不大于0.5%(质量分数,除高速工具钢外),故可推广使用。目前钒已成为发展新钢种的常用元素之一。