Legura fero-vanadijuma: kako radi, ocjene i primjene čelika
Ostavi poruku
Ferovanadij je standardni način uvođenja vanadijuma u čelik i liveno gvožđe. Postoji zato što je čisti vanadij skup za rukovanje i spor se rastvara, dok je matična legura gusta, čisto se rastvara u kutlači i može se puniti u rinfuzi bez pirofornog rizika od finog metala. Za čeličanu kojoj je potrebno nekoliko stotinki procenta vanadija da bi ispunila specifikaciju čvrstoće, glavna legura je praktičan put.
Šta je legura fero-vanadijuma
Legura se proizvodi redukcijom vanadij pentoksida sa aluminijumom i gvožđem u termičkoj reakciji, koja daje gusti, nisko{0}}gasni proizvod sa kontrolisanim nivoom preostalog aluminijuma. Klase su nazvane prema njihovom nominalnom sadržaju vanadijuma, a kineska nacionalna specifikacija za porodicu legura, GB/T 4139, pokriva razrede ferovanadijuma u rasponu oznaka FeV50, FeV60 i FeV80, gdje je broj nominalni nivo vanadijuma. Kupci bi trebali tretirati razred kao identifikator i potvrditi stvarna ograničenja sastava u certifikatu, jer granice ugljika, silicija, aluminija i sumpora pomjeraju cijenu više od same brojke vanadijuma.
| Ocjena | Vanadijum | Tipični ugljenik | Tipična veličina |
|---|---|---|---|
| FeV50 | Oko 50% V | 0,4% max | 10-50 mm |
| FeV60 | Oko 60% V | 0.2-0.3% | 10-50 mm |
| FeV80 | Oko 80% V | 0.15-0.2% | 10-50 mm, 3-10 mm |
Niži razredi sadrže više željeza i više ugljika za isti sadržaj vanadijuma, što je prihvatljivo u ugljičnim čelicima, ali ne i za nisko{0}}ugljične i nehrđajuće slojeve gdje je pokupljanje ugljika-kažnjavano.
Kako vanadijum menja čelik
Vanadijum djeluje kroz dva mehanizma koji rade u isto vrijeme. Tokom skrućivanja i hlađenja kombinuje se sa ugljenikom i azotom da bi se formirao fini talog vanadijevog karbonitrida. Te čestice pričvršćuju granice zrna, tako da veličina zrna austenita ostaje fina tokom ponovnog zagrevanja, a jačaju ferit ometajući kretanje dislokacije. Zajedno, ova dva efekta povećavaju granicu tečenja bez gubitka duktilnosti koji bi jednostavno povećanje ugljika izazvalo. Veličina zrna se mjeri na proizvodnim kuponima korištenjem metoda ASTM E112, i to je najbrži pokazatelj da li je dodatak pravilno dispergovan.
Vanadijum takođe ima jak afinitet za kiseonik i sumpor, pa se deo dodatka troši na deoksidaciju i odsumporavanje, a ne na jačanje. Ta potrošnja je razlog zašto povrat nikada nije 100% i razlog zašto mala probna toplina vrijedi više od kalkulacije kada se uvede novi dobavljač ili nova klasa.
Gdje se koristi Ferro Vanadium
Najveći pojedinačni izlaz je visoko{0}}niskolegirani-konstrukcijski čelik, gdje mikrolegiranje vanadija ili niobija daje specificiranu minimalnu granicu tečenja. ASTM A572/A572M Grade 50, na primjer, zahtijeva minimalnu granicu tečenja od 345 MPa u standardnom rasponu debljina konstrukcije, dok Grade 65 zahtijeva 450 MPa. Klase za vremenske uslove u ASTM A588 porodici i ASTM A992 specifikaciji za strukturne oblike takođe se oslanjaju na dodatke mikrolegura kako bi ispunili svoje mehaničke zahteve na kontrolisanom nivou ugljenika.
Ostali važni proizvodi uključuju šipku za ojačanje proizvedenu prema specifikaciji čvrstoće tečenja- umjesto prema kemijskoj specifikaciji, kovane klase za radilice i klipnjače, čelik za opruge, čelik za šine i alatni čelik kao što je H13 tip za vruću obradu pokriven ASTM A681. U svakom slučaju, nivo dodatka je postavljen tako da zadovolji mehanička svojstva, a trošak vanadijuma je opravdan tonažom čelika koja se može smanjiti u odnosu na ugljik ili težinu profila.
Praksa topljenja i oporavka
Ferovanadijum se obično dodaje u kutlaču tokom točenja, ili u peć pre točenja gde je dostupno duže vreme rastvaranja. Oporavak u pravilno deoksidiranoj kutlači obično pada u rasponu od 90-95%, ali opada kada se šljaka oksidira, kada je kupka previše hladna za potpuno otapanje, ili kada se dodavanje vrši prije završnog koraka deoksidacije. Dodavanje žice s jezgrom daje strožu kontrolu tamo gdje specifikacija vanadijuma ima uski prozor, jer isporučuje leguru ispod površine šljake izmjerenom brzinom.
Određivanje i provjera ocjene
Specifikacija za kupovinu treba da sadrži ograničenja vanadijuma, ugljenika, silicijuma, aluminijuma, sumpora i fosfora, opseg veličine i pakovanje. Praksu uzorkovanja i analize za čelične proizvode pokriva ASTM A751 za terminologiju i praksu hemijske analize, dok je spektrometrija atomske emisije iskri za ugljične i niskolegirane čelike obrađena u ASTM E415, što je metoda koju većina mlinova koristi za rutinsku analizu provjera. Svaki certifikat serije koji izostavlja brojke aluminija i sumpora treba tretirati kao nepotpun, jer ti elementi utječu na oporavak i čistoću, a ne na snagu.
Često postavljana pitanja
Q:Za šta se koristi ferovanadijum?
O: Koristi se za dodavanje vanadijuma čeliku i livenom gvožđu, uglavnom za visoko{0}}niskolegirane-čelike, armaturne šipke, tipove kovanja, čelike za opruge i alatne čelike, gde povećava snagu taloženjem i prečišćavanjem zrna.
Q:Koju klasu treba izabrati, FeV50, FeV60 ili FeV80?
O: Odaberite najniži razred vanadijuma čije granice ugljika, silicija i aluminija još uvijek zadovoljavaju specifikaciju čelika; viši kvaliteti koštaju više po toni, ali izbjegavajte dodatno prikupljanje ugljika i željeza-.
Q:Kakav oporavak se može očekivati u kutlači?
O: Obično 90-95% u dobro deoksidiranoj kutlači sa odgovarajućom temperaturom točenja. Niži oporavak ukazuje na prenošenje kiseonika ili šljake iz peći.
Q:Kako se provjerava sadržaj vanadija u gotovom čeliku?
O: Uzorkovanjem toplote i njenom analizom, najčešće spektrometrijom atomske emisije iskre prema pristupu ASTM E415, uz praksu ASTM A751 koja se koristi za terminologiju i izvještavanje o ispitivanju.
Q:Da li dodatak vanadijuma utiče na veličinu zrna?
O: Da. Vanadijum karbonitrid taloži granice zrna austenita i održava finu veličinu zrna tokom ponovnog zagrevanja, zbog čega se veličina zrna meri zajedno sa hemijom, koristeći metode kao što su one u ASTM E112.
Q:Da li je ferovanadijum isto što i metalni vanadij?
O: Ne. To je glavna legura vanadijuma i željeza koja se lakše rastvara i košta manje po jedinici vanadijuma od čistog metala, zbog čega dominira komercijalnim legiranjem.
