钒合金的产品特性与使用简介

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1、钒合金的产品特性与使用简介微合金化技术的发展，加入微量铌、钒、钛等元素后可以显著改善钢的性能，并具有巨大的经济优势，因此钒元素常称为钢铁工业的味精，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研究，又有钒铝、钒铬、硅钒铁、氮化钒铁与氮化硅钒铁合金相继开发成功，尤其氮化钒铁和氮化硅钒铁合金在低合金高强度钢的生产应用中比钒氮合金更有明显优势。1、钒合金生产工艺钒铁是氧化钒经过脱氧还原后得到的钒合金，还原剂通常用金属铝与金属硅，前者可以制备不同钒含量的钒铁，钒含量从20%～85%均可；后者一般情况下只能制备钒含量较低的钒铁，钒含量从2

2、0%～60%均可。硅钒合金是用金属硅做还原剂处理氧化钒，得到的含硅钒合金。钒氮合金是经过碳热还原--渗氮工艺生产的钒合金，还原剂主要是各种含碳物料，钒含量一般在70%～80%。氮化钒铁是钒铁的深加工产品，是将钒铁研磨成粉末，然后渗氮得到的含氮钒合金。氮化硅钒铁是将硅钒铁直接渗氮得到的含氮含硅钒合金，或者将钒铁、硅铁研磨成粉末混合均匀，再渗氮处理得到的含氮含硅钒合金。10生产工艺最简单的是钒氮合金，钒铁与硅钒合金相当，氮化钒铁与氮化硅钒铁相对复杂。2、钒合金性质(1)合金密度(比重)由大到小的顺序：钒铁→氮化钒铁→硅钒铁→氮化硅钒铁→钒氮合金。(2)合金熔点由大到小的顺序：钒氮合金→氮

3、化钒铁→钒铁→氮化硅钒铁→硅钒合金。(3)合金在钢水中的溶解性能从易到难的顺序：硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。(4)合金在钢水中的均匀化速度从快到慢的顺序：硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。(5)合金元素在钢水中的偏析度从小到大的顺序：硅钒合金→氮化硅钒铁→钒铁→氮化钒铁→钒氮合金。(6)钒合金的成分偏析从小到大的顺序：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。(7)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：物相由多到少的顺序是：铁→硅钒固溶体→杂质。钒氮合金：物相由多到少的顺序是：

4、氮化钒→碳化钒→氧化钒→杂质。氮化钒铁：物相由多到少的顺序是：氮化钒→铁→杂质。氮化硅钒铁：物相由多到少的顺序是：铁→氮化硅→氮化钒→10二氧化硅→杂质。3、钢中钒的强化机理钒在钢中以固溶态和化合态形式存在，固溶态的钒对钢铁几乎没有强化作用，只有化合态的钒在钢铁中才可能有强化作用。(1)钒合金加入钢中的先决条件钒合金加入钢中的先决条件是相对密度必须要大。一般地讲，钢包中的钢水是被炉渣覆盖着，钒合金要加入钢中，先决条件是要穿过炉渣层。炉渣层的密度一般在3.2~3.4g/cm3，故钒合金的密度最好大于3.4g/cm3，但最低不得小于3.2g/cm3。从这点讲，最差的钒合金是钒氮合金，钒铁

5、、硅钒合金、氮化钒铁、氮化硅钒铁都是较好的钒合金。钒合金具有合适的密度是先决条件，否则钒合金在加入到钢水的过程中，容易被炉渣拦截而不能进入到钢水中去；当然，钒合金一般在出钢过程中加入，而且出钢挡渣技术的进步，大多数钢厂钢包内钢水带渣量极少，也为使用钒合金奠定了条件，但钒合金必须有合适的比重，才能保证钒合金有效加入钢中而发挥作用。(2)钒合金在钢水中的溶解与均匀化10钒合金加入到钢水中以后，必须要溶解并且快速均匀化，否则也不能充分发挥作用。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、氮化钒铁会快速沉到钢水中下部，成分均匀化效果不好；比重过低

6、的钒氮合金则会漂浮于钢水中上部，成分均匀化效果也不好；而比重与熔点合适的硅钒铁、氮化硅钒铁则能有效进入钢水中部快速溶解与扩散，整个钢水成分均匀化效果好，钢材性能稳定。(3)钒在钢中的强化机理钒具有最高的溶解度，是微合金化钢最常用也是最有效的强化元素之一。钒的作用是通过形成V(C，N)来影响钢的组织和性能。它主要是在奥氏体晶界的铁素体中沉淀析出，从而细化铁素体晶粒，改善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。晶粒强化一是阻止奥氏体晶粒粗化，二是细化铁素体晶粒。无论是加热温度的提高或保温时间的延长，奥氏体晶粒都会变得粗大；粗大的奥氏体对钢的加工性及细化铁素体不利。加人钒可以

7、阻止奥氏体晶粒长大，提高钢的粗化温度。这是由于它的弥散的碳、氮化物小颗粒能对奥氏体晶界起钉扎作用，阻碍奥氏体晶界的迁移，即阻止了奥氏体晶粒长大。铁素体晶粒的细化一是铁素体形核主要发生在原始奥氏体晶界上，V(C，N)在奥氏体向铁素体转变期间在相界面的析出，有效地阻止了铁素体晶粒长大，起到了细化铁素体晶粒的作用；二是随着轧制的进行，温度逐渐降低，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转变之前弥散析出，成为铁素