碳化钒与氮化钒

来源：99网

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　钢铁钒钛　　　　　　　　　　　　　2000年第21卷・70・

果应用取得较大突破,估计钒的用量会有很大的增长。

最近有资料报道国内钒电池的开发已获得成功,攀钢应密切注视国内外钒在蓄电池中的开发应用进展状况,该项目参考文献:(略)

一旦获得大的突破,将会进一步扩大攀钢钒产品的销售量。此外,攀钢作为世界第三大产钒企业,应建立一支钒在各种新技术中的应用开发队伍,以利于扩大钒的应用领域。

编辑　杨冬梅

收稿日期:2000-03-01

知识介绍碳化钒与氮化钒

1　用途

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。

钒和氮直接加入到低合金和高强度钢中,可降低成本,可靠的方法是加氮化钒。在存在氮气的条件下,使钒形成富氮的碳氮化钒,与使用钒铁相比有如下优点:

3比钒铁更有效地强化和细化晶粒;3减少钒的加入量…成本降低;3有利钒和氮的利用;3纯度高:

3粒度均匀并便于包装。

因此,由于它价格低廉而适用于许多含碳高强度钢的添加剂。

使用氮化钒改善钢的性能见表1。

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

表1　用氮化钒改善钢的性质

优点

更有效地强化和细化晶粒减少钒的加入量和降低成本改善可焊性、切口韧性和可锻性有效地强化各种碳钢应变时效和塑性损耗　

原因

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碳氮化钒比碳化钒析出所用的钒量更少,可节约钒铁40%用低的含碳量和少的合金添加剂能达到所需要的强度等级因为1050℃时碳氮化钒在奥氏体中的溶解度很高,它不受含碳量的影响,氮化钒在高、中、低碳钢中一样有效。

通过选择Nitrovan7和Nitrovan12,炼钢工人可以调节V∶N含量比值,以避免“游离”氮出现,制造的钢无时效

2　制备方法211　碳化钒制备方法

钒。

方法4:用炭(木炭,煤焦或电极)高温还原V2O5制取碳化钒。

方法5:原料为V2O3,采用氮等离子流中用丙烷还原的方法制得碳化钒。

方法6:国内,北科大研究过用V2O5和活性炭在高温真空钼丝炉内生产碳化钒;锦州铁合金厂也曾采用真空法试制碳化钒;攀钢用多钒酸铵和碳粉为原料,在自制的竖炉内研

方法1:原料用V2O3及铁粉和铁磷,还原剂为碳粉,采用高温真空法生产碳化钒,通氩气或在真空炉内冷却;

方法2:原料为V2O5,在回转窑内还原生成VCxOy,再采用高温真空法生产碳化钒,通惰性气体冷却;

方法3:原料用V2O3或V2O5,还原剂用碳黑,在坩埚(或小回转窑)内,通氩气或其它惰性气体,高温下制取碳化

　第1期　　　　　　　　　　　　　　　　知识介绍・会讯　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・71・

制过碳化钒。

生产碳化钒的厂家有美国联合碳化物公司,其生产方法是:用天然气在回转窑内将V2O5还原为VCxOy化合物,而后配加焦炭或石墨,在真空炉内高温还原得到碳化钒。奥地利的特雷巴哈也生产少量碳化钒。

212　氮化钒制备方法

入氮气渗氮,经重复这样的过程数次制得氮化钒。

方法4:原料为钒酸铵或氧化钒,在NH3与N2和H2混合气氛下,高温部分还原成氮氧钒,再将之与含碳物料混合,在惰性或含氮气氛下或真空炉内高温处理,制得氮化钒。

方法5:国内,北科大用V2O5和活性炭在高温真空钼丝炉内先制得碳化钒后通入氮气渗氮,得到氮化钒。

目前,氮化钒的生产厂家是南非的瓦米特克(Vametco)矿物公司,它是美国战略矿物公司(STRATCOR)的一个子公司。氮化钒(Nitrovan)生产工艺是将V2O3与碳和粘结剂混合制团,在真空炉内反应:V2O3+CO→VCx(x<1);然后通入氮气,最后在真空或惰性气氛下冷却,得到“Nitrovan”,其化学式可表示为V(CxNy),其中x+y=1。其化学成分如表

2所示,其中Nitrovan12物理性质列于表3。

010301030103Ni010101010101P010101020102S011001200120方法1:原料为V2O3或偏钒酸铵,还原气体为H2、N2和天然气的混合气体或N2与天然气,NH3与天然气,纯NH3气体或含20%(体积)CO的混合气体等,在流动床或回转管中高温还原制取氮化钒,物料可连续进出。

方法2:用V2O3及铁粉和碳粉在真空炉内得到碳化钒后,通入氮气渗氮,并在氮气中冷却,得到氮化钒。

方法3:将V2O3和碳混好,在真空炉内加热、抽真空、通

表2　Vametco矿业公司生产的氮化钒成分合金

Nitrovan7Nitrovan12Nitrovan16V807979N71216C1210710315Si011501070107Al011501100110Mn010101010101表3　Nitrovan12的物理特性

外观

煤球状暗灰色金属质球重g・球-137

长

标准尺寸󰂾mm

宽

高

表观密度󰂾g・cm-33171堆积密度󰂾g・cm-32100

比重󰂾

g・cm-3

大约410

(陈厚生　供稿)

会　　讯

国际钒技术委员会第56届科研项目和

出版物工作会议在英国召开

　　国际钒技术委员会第56届科研项目和出版物工作会议于1999年10月5日在英国Heathrow召开,会议由钒技术委员会P1S1Mitchell先生主持。会议的主要内容有:通报科研项目的进展情况,未来科研项目的安排,同时介绍了钒技术委员会的一些学术活动及出版物。

1　科研项目的进展情况

(1)钒在无间隙原子钢中的应用

(2)钒在硬质材料中的应用

该项目在Witwatersrand大学已进行了多年。最初是开发超微细V2O5的生产技术,然后利用细的V2O5生产VC-WC和VC-WC-Co粉末,最后制成用于地下皮带运输机

的刮板。在下一次会议,将提供有关刮板现场试验的最新资料。

对含钒和不含钒的硬质材料的腐蚀速度进行了比较,前者的腐蚀速度大约是后者的一半或不到一半。

此外,Witwatersrand大学Luyckx教授与法国热力学试验室合作,研究W-V-C-Co四元系平衡图。资金来源于

美国Bethlehem钢铁公司申请了专利,Stelco钢铁公司对这种钢很感兴趣,内陆钢铁公司在机械加工和钢处理会议上(1999年10月末)发表了题为“含钒烘烤硬化钢”论文。

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