碳化钒与氮化钒

用途

碳化钒、氮化钒是两种重要的钒合金添加剂。钒80%~90%用于钢铁工业的非常主要的原因是钒同碳、氮反应形成耐熔性碳、氮化物,根据钢的成分和钢处理过程的温度情况,这些化合物在钢中能起沉淀硬化和晶粒细化的作用。因此,碳化钒、氮化钒合金在钒钢生产中起着日趋重要的作用。碳化钒、氮化钒可用于结构钢、工具钢、管道钢、钢筋、普通工程钢以及铸铁中。已有的研究表明:碳化钒、氮化钒添加于钢中能提高钢的耐磨性、耐腐性、韧性、强度、延展性和硬度以及抗热疲劳性等综合机械性能,并使钢具有良好的可焊接性能,而且能起到消除夹杂物延伸等作用。尤其是在高强度低合金钢中,氮化钒中的氮比碳化钒更有利于促进富氮的碳、氮化钒的析出,从而更有效的强化和细化晶粒,并比碳化钒减少钒的加入量,降低生产成本。另外,碳化钒还可作为制取金属钒的原料。

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视频作者：芜湖人本合金有限责任公司

钒在钢中的主要作用是：

(1) 碳氮化钒的析出温度较低，固溶在奥氏体中，晶界迁移的拖拽力低。这将有利于奥氏体再结晶，容易实施再结晶控轧，沿钢材截面组织均匀。在很宽的温度范围内，能得到均匀再结晶晶粒，终轧温度对力学性能影响不大。相比较其它微合金钢和合金钢而言，含钒钢的轧制抗力较小，与碳锰钢相当。

(2) 在铁素体或马氏体中析出，产生析出强化作用，一般在铁素体中的析出强化增量在50MPa～100MPa。通过提高钢中氮含量可以促进钒的析出，获得更大的析出强化效果。这在高强度热轧带肋钢筋的生产中是一项好技术，达到节约钒的使用量，提高析出强化量的作用。

(3) 马氏体钢中添加钒可以增大钢的抗回火软化性能，使钢在回火过程中保持马氏体板条形态，或者在回火过程中析出碳化钒，产生二次硬化效应。

钒在合金工模具钢中的应用

钒作为合金元素的一个主要应用领域是合金工模具钢。钒在合金工模具钢中，既细化晶粒、降低过热敏感性，又增加回火稳定性、耐磨性，从而延长工模具的使用寿命。在常用的热作模具钢(H13)和冷作模具钢(D2)中，钒是主要的二次硬化元素。钒在工模具钢中的含量通常在0.1%～5%的范围内波动；但也有钒含量更高的工模具钢，比如美国开发的A11冷作工具钢的钒含量竟达到9.75%。钒是高速工具钢中不可缺少的合金元素之一，高速工具钢一直以来都是钒的主要消费钢种。钒在含钨高速工具钢中能阻止晶粒长大，提高钢的红硬性和切削能力，增大耐磨性，蕞终起到延长高速工具使用寿命的作用。