钒合金的产品特性与使用简介

钒合金的产品特性与使用简介微合金化技术的进展，参加微量铌、钒、钛等元素后可以显著改味精，钒合金在钢铁工业中应用广泛。钢铁工业常用的钒合金有钒铁、钒氮合金等。近年来，随着多元钒合金应用技术的争论，又有钒铝、钒铬、硅钒铁、氮化钒铁与氮化高强度钢的生产应用中比钒氮合金更有明显优势。1、钒合金生产工艺铝与金属硅，前者可以制备不同钒含量的钒铁，钒含量从20%～85%均可；后者一般状况下只能制备钒含量较低的钒铁，钒含量从20%～60%均可。硅钒合金是用金属硅做复原剂处理氧化钒，得到的含硅钒合金。70%～80%。得到的含氮钒合金。与氮化硅钒铁相对简单。2、钒合金性质合金密度(比重)由大到小的挨次：钒铁→氮化钒铁→硅钒铁→氮化硅钒铁→钒氮合金。合金熔点由大到小的挨次：钒氮合金→氮化钒铁→钒铁→氮化硅钒铁→硅钒合金。合金在钢水中的溶解性能从易到难的挨次：硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。合金在钢水中的均匀化速度从快到慢的挨次：硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。合金元素在钢水中的偏析度从小到大的挨次：硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。钒合金的成分偏析从小到大的挨次：钒氮合金→一步法工艺生产的钒铁→两步法工艺生产的钒铁→硅钒合金→氮化钒铁→氮化硅钒铁。钒合金的物相组成钒铁：钒铁固溶体，除此之外还有少量的杂质。硅钒合金：物相由多到少的挨次是：铁→硅钒固溶体→杂质。杂质。氮化钒铁：物相由多到少的挨次是：氮化钒→铁→杂质。氧化硅→杂质。3、钢中钒的强化机理有强化作用，只有化合态的钒在钢铁中才可能有强化作用。钒合金参加钢中的先决条件炉渣层。炉渣层的密度一般在~cm3，故钒合金的密度最好大于cm3，cm3。从这点讲，最差的钒合金是钒氮合金，钒铁、硅钒合金、氮化钒铁、氮化硅钒铁都是较好的钒合金。钒合金具有适宜金有效参加钢中而发挥作用。钒合金在钢水中的溶解与均匀化不能充分发挥作用。从这点来说，氮化硅钒铁最好，硅钒合金次之，然后是氮化钒铁、钒铁、钒氮合金。比重过高的钒铁、氮化钒铁会快成分均匀化效果好，钢材性能稳定。(3)钒在钢中的强化机理素之一。钒的作用是通过形成V(C，N)来影响钢的组织和性能。它主加钢的综合机械性能。钒在钢中有细晶强化和沉淀强化作用。晶粒长大，提高钢的粗化温度。这是由于它的弥散的碳、氮化物小颗氏体晶界上，V(C，N)在奥氏体向铁素体转变期间在相界面的析出，随着轧制的进展，温度渐渐降低，钒的碳、氮化物在奥氏体中的溶度积减小，加之形变诱导析出的作用，其碳、氮化物在奥氏体向铁素体下大量形成，不易长大，从而细化了铁素体晶粒。γ→α及相变后的相间沉淀，其沉淀析出与钢中碳、氮含量有关，沉淀强化的效果取决于析出相的弥散度，质点越细小、弥散，沉淀强化的效果1～2程中，氮化钒更简洁析出，相反，碳化钒则在奥氏体、铁素体中具有更高的溶解度，单独析出格外困难、析出温度更低，因此，VN比VC具有更好的强化效果。中发挥强化作用有如下两种模式：A、三步强化模式钒与钢水中的氮生成氮化钒→氮化钒析出强化。

＝[V]参加

LM。η＝1

V

LM 100%

。无氮钒合金参加[O]≤%)形成的氧化钒，二是钢中的氧与钒合金中的钒生成氧化钒。其次步：溶解于钢水中的钒与钢水中的氮生成溶解态氮化钒。溶解于钢水中的钒可能的去向有三个：①固溶于金属中，几乎没有强化效果。②与钢水中残留的氧生成氧化钒上浮进入炉渣{[V]LM

＋x[O]＝(VOx)}失去强化作用。③与钢水中的[N]反响生成氮化钒[VN][V][N]＝[VN]。LM， LM LM[N][N]越高，钒转化为氮化钒的转化率会越高，钒的转化率。]。η＝ LM100%2 LM第三步：钢液中溶解态氮化钒沉淀析出：[VN]＝VN。LM 析出氮化钒的析出以微细粒级的氮化钒颗粒在金属基体中弥散分布，η＝

VN析出100%。3 ]LM利用率〔能够起到强化作用的钒〕比较低，有效利用率的计算公式为VN1 2 3 V

析出100。参加B、两步强化模式含氮钒合金进入钢水后溶解为溶解态氮化钒→氮化钒析出强化。第一步：含氮钒合金溶解：VN＝[VN]参加 LM。η＝1

VN

LM100%

参加度〔VN〕也有很大的影响。其次步：钢液中溶解态氮化钒沉淀析出：[VN]＝VN。LM 析出氮化钒的析出以微细粒级的氮化钒颗粒在金属基体中弥散分布，不完全的，钒的析出率 VN 。η＝ 析出100%2 LM氮合金。含氮钒合金中的钒有效利用率〔能够起到强化作用的钒〕很η＝ηη＝VN

析出100%。1 2 VN参加三种含氮钒合金的强化过程解析A、钒氮合金第一步：钒氮合金溶解于液体金属中，氮化钒、碳化钒呈溶解状态；氧化钒等杂质上浮进入炉渣中。VN 参加 LMVC ＝[VC]参加 LMVO ＝(VO )X参加 X金属中。[VN] ＝VNLM 析出除此之外，钢液中剩余的少量氧与钒生成氧化钒上浮进入炉渣：LM X 2强化作用，极大地降低了钒的有效利用率。需要特别说明的是，当熔体中有足够多的[N][VN]之外，也会生成少量的[V(C,N)]，沉淀析出也具有强化效果，但归根结底，熔体中存在足够多的[N]，是钒发挥强化作用的根底。B、氮化钒铁第一步：氮化钒铁溶解于钢液中，铁、氮化钒及少量的碳化钒呈溶解状态；氧化钒等杂质上浮进入炉渣中。VN 参加 LMVC 参加 LMFe ＝[Fe]参加 LMVO ＝(VO)X参加 X碳化钒固溶于金属中。＝VNLM 析出除此之外，钢液中剩余的少量氧与钒生成氧化钒上浮进入炉渣：＋2X[O]＝2VO＋NLM X 2综合来看，氮化钒铁中的氧化钒、碳化钒均不会起强化作用，降低了钒的有效利用率。C、氮化硅钒铁第一步：氮化硅钒铁溶解于钢液中，铁、氮化钒、氮化硅呈溶解状态；二氧化硅等杂质上浮进入炉渣中。VN 参加 LMFe ＝[Fe]参加 LMSiO ＝(SiO)2参加 2SiN ＝[SiN]3 4参加

3 4LM[SiN3 4

] ＝3[Si]LM

＋4[N]LM[VN] ＋[N] VNLM 析出由于氮化硅的存在，在钢液中会释放出大量的[N]，为氮化钒的析出供给了富氮的环境，促进了氮化钒的析出。除此之外，钢液剩余的少量氧与硅生成二氧化硅上浮进入炉渣。[Si]LM

＋2[O]＝(SiO)2言具有保护作用，可以实现钒收率的提高，到达节约用钒的目的。综合来看，氮化硅钒铁中的铁、二氧化硅、氮化硅在钢中不会起强化作用，但可以促进氮化钒的析出，同时可以降低氧的不利作用，提高了钒的有效利用率。钒的析出率问题1〔相当于质量比，金属基体中钒的析出最完全。换言之，当含氮钒合金中钒氮以VN因此，无论添加何种钒合金，最好的物相组成是氮化钒〔VN。虽然争论结果说明，析出物相可能是V(C,N)，但前提是