V2O5碳热还原合成碳化钒粉末的反应过程

以工业级Ｖ：Ｏ，粉末（纯度为９９％，粒度为５—１０１山ｍ）和配碳量质量分数为２８％的纳米炭黑（纯度为９９％，一次颗粒粒径为３０～５０ｎｍ）为原料，按照一定配比置于聚氨酯球磨罐中（硬质合金球），在普通滚动球磨机上滚动混料２０ｈ；为了使混合更均匀，可加入适量的酒精作为球磨介质。然后置于烘箱中加热、烘干后，装入石墨舟中连续匀速推入碳管炉中，气流量为１０００ｍｌ／ｍｉｎ；先在低温下转化为Ｖ的低价氧化物后，再于高温下保温４ｈ，即可通过还原碳化反应得到碳化钒粉体。

不同碳热温度下的反应产物物相分析，利用ＤＸ一２０００型ｘ射线多晶衍射仪；采用ＪＳＭ一５６００ＬＡ型扫描电镜（ＳＥＭ）观察、分析粉末的显微组织形貌和颗粒粒径。

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视频作者：芜湖人本合金有限责任公司

钒在高碳钢中的应用

在高碳钢中采用钒微合金化，主要用于钢轨、轴承钢、工具钢、模具钢等的生产，目前攀钢采用钒微合金化生产的钢种主要为铁路钢轨。 重轨钢属于珠光体型钢。

度和屈服强度随片间距的减小而增加，韧性则与珠光体团的大小及渗碳体厚度有关，微量钒在重轨钢中的作用研究结果表明，钒可以细化奥氏体晶粒、细化珠光体组织并改变其组织形态，产生沉淀强化作用，提高重轨的强度和使用寿命。

攀钢生产的含钒钢轨有：钒微合金化的热轧钢轨、离线含钒热处理钢轨和在线含钒热处理钢轨。 PD3含钒重轨是攀钢自己开发的新一代微合金钢轨，其强度σb 高达980Mpa ，比通常的U71Mn 的使用寿命提高50%以上；PD3钢轨经全长淬火处

理后HRC33.5～42.5的硬化层深度≥15mm ，σb 高达1275Mpa ，δ5≥10%。经多年的铁路运营实践检验，该钢轨在线路运营过程中，可减轻剥离掉块、波浪磨耗、早期磨耗到限等缺陷；虽然省略了轨端淬火但没有轨端压溃现象，并具有良好的焊接性能。其综合性能达到了水平，线路使用的耐磨性能比U71Mn 提高3倍。

钒在中碳钢中的应用

在提高强度的同时，使钢材具有较高的韧性。钒在中碳钢中得到了广泛的应用，如含钒非调质钢、中碳弹簧钢、含钒容器用钢等。

含钒非调质钢

近十年来，中国非调质钢的开发与应用有了长足的进步。含钒非调质钢的研究和开发也十分活跃。

在汽车行业，二汽用F35MnVN 代替40MnB 调质钢用作EQ6100发动机的连杆，用48MnV 钢代替40Cr 用作康明斯发动机曲轴， 用12Mn2VB 贝氏体钢用于制作汽车前轴，效果良好。南汽将F35MnVN 钢应用于要求较高，难度较大的万向节叉、套管叉。一汽还与鞍钢合作，研制出非调质钢38MnVTi ，代替40Cr 或40MnB 制造汽车半轴等零件。 非调质无缝钢管的试制也十分活跃。如：成都无缝钢管厂开发了在厚壁载重汽车扭力轴用管及薄壁N80石油套管上应用的含钒非调质钢。