釩在中高強(qiáng)鋼中的應(yīng)用

1、釩在中高強(qiáng)鋼中的應(yīng)用釩在中高強(qiáng)鋼中的應(yīng)用羅伯特羅伯特J格羅多夫斯基格羅多夫斯基（戰(zhàn)略礦物公司（戰(zhàn)略礦物公司)1前言前言中高碳鋼廣泛用于許多普通用途。增加碳作為基本合金以提高鋼的強(qiáng)度和硬度，這是提高性能的最經(jīng)濟(jì)的途徑。但是，碳含量的增加也引起了其它效應(yīng)，包括降低了焊接性能、延性和沖擊韌性。這些降低了的性能如果能被接受，則高碳材料增加后的強(qiáng)度和硬度優(yōu)勢(shì)可以得到充分利用。高碳鋼的通常用途包括鍛鋼、鋼軌鋼、彈簧鋼（扁鋼和圓鋼）、預(yù)應(yīng)力混凝土、鋼

2、絲、輪胎加固筋、耐磨鋼（板及鍛鋼）、以及高強(qiáng)鋼筋。為了提高鋼在這些用途中的性能，通常的做法是，通過最大增加碳的適用量，以使強(qiáng)度和硬度達(dá)到最高。根據(jù)各種不同的用途碳添加量的限制因素也不同。對(duì)于鍛鋼和棒材，可能是韌性或焊接性能。對(duì)于高強(qiáng)鋼絲，碳添加量的限制因素通常是共析碳量，在此之上形成的晶界碳將巨大地降低可延性能。即使不考慮用途，對(duì)于增加碳含量也將有一個(gè)實(shí)際限制。如需要繼續(xù)提高鋼的強(qiáng)度或硬度性能，就必須考慮其它強(qiáng)度機(jī)制。在各種可采用的選擇

3、中，添加微合金達(dá)到析出強(qiáng)化是一個(gè)比較常用的做法。除了增加軋態(tài)或鍛態(tài)強(qiáng)度，添加微合金也能產(chǎn)生其它優(yōu)勢(shì)。微合金用于生產(chǎn)細(xì)晶粒鋼。微合金析出在熱處理過程中，通過鎖定晶界，防止對(duì)于晶粒增長(zhǎng)所必須的這些晶界移動(dòng)，可以阻止奧氏體晶粒增長(zhǎng)。微合金析出，特別是與釩析出可以為回火調(diào)質(zhì)鋼提供調(diào)質(zhì)阻力。利用調(diào)質(zhì)阻力特性，通過一定的調(diào)質(zhì)周期，可以獲得更高硬度和強(qiáng)度的調(diào)質(zhì)馬氏體。利用較高的調(diào)質(zhì)溫度，在保持硬度的同時(shí)，可以提高馬氏體的韌性。2釩的優(yōu)勢(shì)釩的優(yōu)勢(shì)可供選

4、擇微合金有鈮、鈦及釩。其中，由于幾方面的原因，釩是一種更受歡迎的添加物。首先，可能也是最重要的，與其它微合金相比，釩碳氮化物《V（C、N）》的高溶解性，使其能在無論是軋制或是鍛制的正常加熱溫度下溶解。氮鈦化物（TiN）的溶解能力最低，無論是作為氮化物亦或是碳化物，在高碳鋼中作為析出強(qiáng)化劑，通常都無效。鈮碳氮化物《Nb（C、N）》與釩相比，其溶解能力也較低。由于碳是與鈮析出的優(yōu)先選擇元素，這種鋼中的高碳含量，甚至更進(jìn)一步降低了鈮的溶解能力

5、。在加熱高碳鋼時(shí)鈮的溶解量有限，且還要取決于加熱溫度。對(duì)于添加鈮量較高的情況，其強(qiáng)化作用將變得不可預(yù)測(cè)。因?yàn)榧訜釡囟鹊囊稽c(diǎn)變化都會(huì)導(dǎo)致鈮溶解量的巨大差別。釩碳氮化物《V（C、N）》在高碳鋼中更容易溶解，并且沒有鈮對(duì)碳那樣敏感。正常加熱溫度為1150oC到1250oC，在獲得合金成分的整個(gè)過程內(nèi)，足以溶解所有的釩碳氮化物。其結(jié)果是，釩強(qiáng)化與釩添加量成比例。釩添加量與強(qiáng)度的線性關(guān)系，非常有助于估算滿足最小強(qiáng)度所需要的合金添加量。釩對(duì)氮具有中

6、性親和力。添加適量氮以后，釩（碳、氮）析出主要為氮化物，通常為一定釩（碳0.2氮0.8）的比例由于釩對(duì)氮具有這個(gè)優(yōu)勢(shì)，氮增強(qiáng)了釩微合金鋼的性能。結(jié)果是，在氮易引起脆性的地方，氮不再是一種固溶物。釩將氮從一種不被人需要的夾雜元素，變成了合金鋼的一個(gè)不可分割的組成部分。由于中高碳鋼通常使用無流量控制的計(jì)量澆管連鑄，由于再氧化問題，用鋁進(jìn)行細(xì)晶?；豢尚小Ｔ谶@種條件下，釩可以很容易澆鑄。在熱處理鋼的晶粒細(xì)化這一點(diǎn)上，釩成為了鋁的優(yōu)秀替代品。3

7、應(yīng)用應(yīng)用這里敘述了釩微合金中高碳鋼的一些應(yīng)用實(shí)例。由于受作者的經(jīng)驗(yàn)局限，應(yīng)用實(shí)例皆取自北美鋼鐵業(yè)界。在其它市場(chǎng)上可能還更值得注意的，釩在這些鋼中有效應(yīng)用的例子。3.1鍛鋼釩在工藝安排以及獲得理想性能的效率方面，具有許多優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)特別是在澆注和高溶解性方面的優(yōu)勢(shì)，在加工中高碳鋼時(shí)，顯得特別實(shí)用。釩成比例的強(qiáng)化性能，并且對(duì)性能沒有任何副作用，使得釩成為這些用途中的合金選擇。以下僅僅是支持本文觀點(diǎn)的一部分參考文章。參考文獻(xiàn)：參考文獻(xiàn)：釩合

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