鈮在耐磨鋼板中的作用及其它應用

鈮在耐磨鋼板中的作用及其它應用

鈮是化學周期表的第41位元素,,相對原子量為92.90638,為閃亮的銀白色金屬,,純凈時較軟,,易形成氧化物,,熔點為2741K,沸點為5015K,。鈮與鉭屬于同族元素,,具有相近的物理和化學性質,而且又共同生長在同一個礦體內,,因而被人們稱為金屬中的"孿生兄弟",。

  鈮的化學性質極其穩(wěn)定,不僅不怕硝酸,、鹽酸,,也不怕王水。鈮具有抗壓,、耐磨損的特性,,是卓越的超導材料。在自然狀態(tài)中,,鈮元素一般存在于鈮礦,,鈮-鉭礦,,燒綠石和黑稀金礦中。在現(xiàn)代工業(yè)中,,鈮被廣泛應用于鋼鐵,、高溫合金、非晶,、磁性材料,、鑄造、光學等行業(yè)中,。

  下游應用十分廣泛

  鈮的應用始于上世紀二十年代,,當時人們在工具鋼中加鈮以替代部分鎢。1933年,,鈮作為穩(wěn)定劑第一次被應用于固定奧氏體不銹鋼中的組織間隙原子,。1940年,鈮被加入高溫合金以生產汽輪機,。之后,,隨著科技、經濟的迅猛發(fā)展,,鈮開始在越來越多的領域中被應用,。

  目前,鈮主要應用于鋼鐵行業(yè),,其最重要的用途是作為微合金化元素用來生產低合金高強調鋼,。此外,鈮在高溫合金,、鑄造,、非晶及磁性材料、超導材料,、精細陶瓷,、光學玻璃等行業(yè)也得到廣泛應用。

  鈮在鋼鐵行業(yè)的應用

  鋼鐵行業(yè)每年需要大量的鈮,。在鋼鐵產品中加入鈮,,可大大提高產品的強度、韌性并改善焊接性能,。鋼鐵產品主要可分為“扁平材”和“長條材”,。在扁平材產品中,鈮被廣泛應用于高強度鋼板,、熱軋帶鋼或冷軋帶鋼等,;在長條材產品中,,建筑用型材,、鐵路鋼軌,、混凝土鋼筋及工程用棒線材等加入鈮后,產品性能均有大幅提高,。

  鈮在高溫耐磨鋼板的應用

  鈮是密度最小的難熔金屬,。鈮與其他元素(如鎳、鈦,、鉿,、鋯、鉭,、錫等)合金化可生產具有非常理想工程性能的材料,。大量的高溫合金被應用于各類高溫或腐蝕環(huán)境中,其中最重要的成員是Inconel 718,,這是一種含5.3~5.5wt% 鈮的鎳基合金,。這種含鈮的鎳基合金是民用和軍用噴氣發(fā)動機生產的主要材料。其他重要的含鈮鎳基合金有Inconel 706(3%wt)和Inconel 625(3.5%wt),。

  鈮基合金作為難熔材料大量用于航天工業(yè),。在此領域中,最重要的合金叫C-103(鈮-鉿-鈦合金),,主要用于火箭推進器和火箭噴嘴?,F(xiàn)在由于發(fā)射衛(wèi)星活動的增多,對此種合金的需求大幅增加,。

  鈮與1%鋯的合金可用于制做高效高強鈉蒸氣街燈的精密支架,,使這些小部件具有高的熱強性、優(yōu)良的成形性和耐鈉蒸氣腐蝕的性能,。鈮與鋯(2.5%)的合金主要用在CANDU型重水核反應器中,。這種合金的高形變能力可以使反應器的壁厚減少,從而獲得更好的中子效率,。美國核潛艇的核反應器上就使用這種合金,。

  鈮與其它金屬結合的其它應用的例子還有:鍍鉑的鈮陽極線,用于大型近海平臺和鋼筋混凝土結構的陰極保護,;純鈮箔,,用于生產人工合成金剛石;鈮鈦無火花部件,,用于礦山機械,;鈮金屬作為濺射靶,用于建筑玻璃,、刀片以及電子產品,;鈮鈦合金,用于外科移植,。

  鈮在鑄造行業(yè)的應用

  在鑄鐵中用鈮是較新的技術,,產品主要應用于汽車的汽缸蓋,,活塞環(huán)和剎車片。在鑄造應用中,,鈮的主要作用為形成堅硬的碳化物(對耐磨有益)和改變石墨片的形貌和尺寸,。

  鈮作為微合金添加元素,可使鋼鑄件同時提高強度和韌性,,已經開發(fā)的用途有:鋼錠模,、熔渣罐、軋機的支持輥,、采油平臺的節(jié)點及機械部件等,。

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